北京高壓科學(xué)研究中心董校和同濟(jì)大學(xué)任捷老師組合作通過理論預(yù)測發(fā)現(xiàn)了三種新的二維二氧化硅結(jié)構(gòu)。三種新的層狀二氧化硅結(jié)構(gòu)均表現(xiàn)出異常的負(fù)泊松比，由此而表現(xiàn)出異常而優(yōu)良的力學(xué)性能。《納米快報》近日報道了這一研究成果。
四種二維SiO2泊松比示意圖
二氧化硅是我們?nèi)粘Ｉ钪凶畛Ｒ姷牟牧?，也是人類從石器時代開始使用的使用時間最長的材料。其中二氧化硅的一個最主要的應(yīng)用為電容器中的介電材料。而電子學(xué)告訴我們，電介質(zhì)越薄其電容就越大。因此對只有幾個原子層厚度的二維二氧化硅材料的研究就具有重要意義。
課題組通過遺傳算法預(yù)測出了三種新型準(zhǔn)二維的SiO2結(jié)構(gòu)。計算發(fā)現(xiàn)三種結(jié)構(gòu)都具有負(fù)泊松比的特殊性質(zhì)。我們?nèi)粘Ｉ钪杏玫降牟牧隙季哂姓牟此杀龋@就意味著如果你延著一個方向拉伸，在另一個方向上會出現(xiàn)收縮進(jìn)而出現(xiàn)斷裂損壞。但是我們找到的二維SiO2不是這樣的，如果你在x方向上拉伸，y方向上不僅不會收縮減小，反而會進(jìn)一步膨脹。這種 材料可以制造完美的減震材料，消音材料，也可以用于修補(bǔ)因拉伸導(dǎo)致的材料損傷。
研究發(fā)現(xiàn)二維氧化硅的平面負(fù)泊松比是由于特殊的晶格結(jié)構(gòu)對稱性與硅氧四面體在低維系統(tǒng)下的耦合造成的，也就是說，二維氧化硅材料的平面負(fù)泊松比是由低維效應(yīng)造成的。這種SiO2的負(fù)泊松比是五角石墨烯的兩倍，是硼烯的三倍。
除此之外，二維的二氧化硅具有所有已發(fā)現(xiàn)二維材料中最大的能隙7.6 eV，材料的透光性與材料厚度和能隙具有很大關(guān)系。結(jié)構(gòu)優(yōu)化顯示，新發(fā)現(xiàn)的SiO2要薄于其他準(zhǔn)二維材料，也是實際上已知的最透明材料，也是最絕緣的二維材料。
二維二氧化硅將在納米力學(xué)和納米電子學(xué)方面具有重要的潛在應(yīng)用價值，如果這些材料能被合成將會被用于制造更小更薄電容量更大更敏感的電容器，也許會對手機(jī)屏幕制造等領(lǐng)域產(chǎn)生重要影響。
SiO2還在晶體管和異質(zhì)節(jié)制造過程中，被當(dāng)成絕緣層廣泛使用，所以二維二氧化硅可以幫助我們制造更薄更小的晶體管，也可以幫助人們觀測低維條件下的量子效應(yīng)，比如在電子晶體管和異質(zhì)節(jié)中的電子隧穿。
更多精彩！歡迎掃描下方二維碼關(guān)注中國粉體技術(shù)網(wǎng)官方微信（粉體技術(shù)網(wǎng)）
|
