超薄壓電材料製備成功 厚度僅2-3納米

記者從中科院獲悉，中外科學家合作製備出高質量的壓電材料——硫化鎘超薄納米片薄膜，其厚度僅為2—3—納米。這一成果推動了人類微觀世界認知。相關論文刊登在近日出版的《科學進展》上。

原子是人類目前「操作」的物質極限。現在人類可以通過電子「看到」操作單個原子，其操作精度已經達到1納米以下。但這種操控還遠未達到靈活階段，更不用說組裝原子了。精密的定位和驅動依賴致動器（Actuator），而致動器的最重要的核心之一為壓電材料。

新加坡南洋理工大學教授劉政團隊與中科院蘇州納米技術與納米仿生所研究員張珽團隊聯合南京大學、新加坡科技局先進位造研究所，以及美國杜克大學，五方合作，通過化學氣相沉積法，製備出高質量的壓電材料——硫化鎘（CdS）超薄納米片薄膜（厚度2—3—納米）。研究人員通過掃描探針顯微鏡等原位表徵技術，對硫化鎘超薄納米片材料的垂直方向壓電性能進行了表徵與系統研究，發現超薄硫化鎘納米片在垂直方向具有3倍於體相材料的巨大壓電常數,並且理論模擬很好地驗證了這個結論。這些結果為構築超高精度的驅動器及新型高靈敏壓力、位移和應變感測器奠定了重要的理論與實驗的基礎。

壓電材料被譽為人類探索微觀世界的「智能肌肉」，它可通過外加電壓，獲得細微形變，進而實現高精度驅動；它也可應用於高精度的應變、位移與定位的感測器。科學家認為，目前實現亞原子尺度的超高精度定位仍極具挑戰。超薄壓電材料有望在解決這一問題上大展身手：用原子級尺寸的壓電材料，獲得亞原子解析度的定位和驅動。

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