作者:亚历克斯·杰勒格，西北大学 空洞聚结的图像
偏压前二硫化钼晶界区的低倍透射电镜
在右边，施加电偏压后的相同区域
显而易见，相邻的空隙(蓝色)似乎聚结形成多孔链
学分:西北大学 西北大学材料科学研究人员开发了一种新方法来观察原子级二维薄材料中原子的动态运动
这种成像技术揭示了一种广泛使用的二维材料性能下降的潜在原因，有助于研究人员为未来的可穿戴设备和柔性电子设备开发更稳定、更可靠的材料
这些二维材料——如石墨烯和硼苯——是一类单层晶体材料，在先进的超薄柔性电子器件中具有作为半导体的广泛潜力
然而，由于其薄的性质，该材料对外部环境高度敏感，并且在用于电子设备时，一直努力表现出长期稳定性和可靠性
麦考密克工程学院的亚伯拉罕·哈里斯材料科学与工程教授维尼亚克·德拉维德说:“原子般薄的二维材料提供了大幅缩小电子设备规模的潜力，使它们成为未来可穿戴和柔性电子设备的一个有吸引力的选择。”
这项名为“单层过渡金属二元化合物中电场诱导的结构动力学的直接可视化”的研究发表在2月11日的《纳米》杂志上
德拉维德是论文的对应作者
克里斯·沃尔弗顿，杰罗姆·B
科恩材料科学与工程教授也参与了这项研究
“不幸的是，电子设备现在就像一个‘黑匣子’
西北大学原子和纳米表征中心主任德拉维德补充说:“虽然可以测量器件指标，但负责这些特性的材料中单个原子的运动是未知的，这极大地限制了提高性能的努力。”
这项研究提供了一种方法，通过对接受电压的二维材料中起作用的结构动力学的新理解来克服这种限制
基于之前的一项研究，研究人员使用纳米成像技术观察由热引起的二维材料的失效，该团队使用一种称为电子显微镜的高分辨率原子尺度成像方法观察二硫化钼(MoS2)中的原子运动，二硫化钼是一种研究广泛的材料，最初用作润滑脂和摩擦材料中的干润滑剂，最近因其电子和光学特性而引起了人们的兴趣
当研究人员对材料施加电流时，他们观察到其高流动性的硫原子不断移动到晶体材料的空白区域，他们称这种现象为“原子舞蹈”
" 这种运动反过来导致二硫化钼的晶界——材料中两个微晶相遇的空间产生的自然缺陷——分离，形成电流通过的狭窄通道
“随着这些晶界的分离，你只剩下几个狭窄的通道，导致通过这些通道的电流密度增加，”博士阿克谢·穆尔蒂说
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德拉维德小组的学生和这项研究的主要作者
“这导致这些区域的功率密度和温度更高，最终导致材料失效
" “能够准确地看到这个规模上正在发生的事情是非常强大的，”穆尔蒂继续说道
“使用传统技术，我们可以对样品施加电场，观察材料的变化，但我们看不到是什么导致了这些变化
如果你不知道原因，就很难消除失败机制或阻止行为继续
" 通过这种在原子水平上研究二维材料的新方法，研究小组相信研究人员可以使用这种成像方法来合成电子设备中不太容易失效的材料
例如，在记忆装置中，研究人员可以观察储存信息的区域如何随着电流的施加而演变，并调整这些材料的设计以获得更好的性能
这项技术也有助于改进许多其他技术，从生物电子学中的晶体管到消费电子产品中的发光二极管，再到包含太阳能电池板的光伏电池
“我们相信，我们开发的监控二维材料在这些条件下行为的方法将有助于研究人员克服与设备稳定性相关的持续挑战，”穆尔蒂说
“这一进步使我们离将这些技术从实验室推向市场又近了一步
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