作者格伦达·楚伊,美国国家加速器实验室 SLAC国家加速器实验室和斯坦福大学的研究人员通过在涂有可溶于水的化合物的表面生长,用一种通常易碎的氧化物制成了一种超薄、柔韧的薄膜
当涂层溶解时,膜(暗红色)自由漂浮
拉伸这种薄膜揭示了应变如何影响材料的电子特性
学分:格雷格·斯图尔特/SLAC国家加速器实验室 改变材料性质的一种方法是稍微拉伸它,这样它的原子就离得更远,但它们之间的键不会断裂
这个额外的距离会影响电子的行为,例如,电子的行为决定了材料是绝缘体还是导电体
但是对于一类重要的复杂氧化物材料,拉伸就没那么好用了;它们像陶瓷咖啡杯一样易碎,会破裂
美国能源部SLAC国家加速器实验室和斯坦福大学的科学家们现在已经找到了一种叫做LCMO的复杂氧化物解决这个问题的方法
他们用通常易碎的材料制作了一层超薄、柔韧的薄膜,用显微操作器在一个微小的设备上拉伸它,并把它粘在适当的位置以保持拉伸
通过施加温和的热量来熔化胶水,他们可以一次又一次地释放和拉伸同一个透明膜,看着它从绝缘体翻转到导体,然后再翻转回来
拉伸也改变了它的磁性
SLAC和斯坦福大学的教授、斯坦福材料与能源科学研究所的研究员哈罗德·黄说:“我们真的可以将这些东西大幅拉伸和压缩8%。”
“这开启了一个全新的可能性世界,其影响将超越这项特定的研究
" 研究小组今天在《科学》杂志上报告了他们的发现
自由浮动和伸展的新方法 LCMO,或称镧钙锰氧化物,是一种众所周知的量子材料,因为它的电子以非常规且经常令人惊讶的方式运行
科学家们希望能够控制和微调新一代电子设备的这种行为,并将其应用于电力传输、运输、计算、传感器和探测器
为了了解应变如何影响脆性氧化物材料的电子特性,SLAC国家加速器实验室和斯坦福大学的研究人员将它变成了一种超薄的柔性薄膜,使用显微操作器在一个微小的设备上拉伸它,并将其粘合在适当的位置以保持拉伸。
拉伸使这种材料从电导体变成绝缘体,改变了它的磁性
这项技术可以用来研究和设计广泛的材料,用于传感器和探测器
荣誉:承世宏,格雷格·斯图尔特/SLAC国家加速器实验室 量子材料薄膜通常生长在另一种材料的表面
四年前,黄禹锡的团队报道了一种分离这些脆弱层的简单方法,这样就可以用新的方法来研究它们
从事这项研究的研究者之一,承世宏,也领导了这项研究
他用这种新方法创造并释放出比以往任何时候都薄的LCMO碎片——厚度不到20纳米
它们几乎是透明的,非常灵活
直接拉伸这样一个小而易碎的碎片会很困难,但洪(音)通过把它放在一层薄薄的聚合物薄膜上解决了这个问题——就像杂货店里的塑料袋一样——它会自动粘在那里
然后,他将聚合物薄膜的四个面各夹住,并使用显微操作器来拉伸它——有时是向一个方向拉伸,有时是同时向两个方向拉伸
一旦LCMO被拉伸,它的聚合物背衬可以被粘在另一个表面,并被带到另一个仪器进行x光检查
翻转电子状态 “这些实验相当繁琐和困难,”洪说,他现在是加州大学戴维斯分校的助理教授
“我们会看着胶片,加热它以软化胶水,放松拉伸,用其他方式操纵它,把它固定在适当的位置,然后再看一遍
" 研究人员能够直接测量原子之间的间距,并证实它随着拉伸而增加
他们还测量了LMCO的电阻,发现拉伸会使它从容易导电的金属状态转变为不导电的绝缘状态
施加一个强磁场改变了材料的磁性状态,也把它变成了金属
“作为一个科学工具,这真的很令人兴奋,”洪说
“它为我们以前所未有的方式机械地操纵各种材料创造了机会
它为我们提供了如何为电子设备设计柔性材料的想法,包括测量微小变化的传感器和探测器
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