Polsko-hiszpański zespół naukowców udowodnił, że twardość i wytrzymałość materiałów zbudowanych z zaledwie jednej lub kilku warstw atomowych nie zawsze jest większa niż w ich pełnowymiarowych odpowiednikach.
Właściwości mechaniczne nanomateriałów, od których zależy niezawodność działania m.in. elektroniki, optoelektroniki, rezonatorów czy modułów termoelektrycznych, mają kluczowe znaczenie przy projektowaniu nanourządzeń. Przyjęło się uznawać, na przykładzie grafenu, że twardość i wytrzymałość materiałów zbudowanych z zaledwie jednej lub kilku warstw atomowych, przewyższa parametry ich pełnowymiarowych odpowiedników. Nowe badania prowadzone na Uniwersytecie im. Adama Mickiewicza w Poznaniu oraz w Katalońskim Instytucie Nanonauki i Nanotechnologii w Barcelonie zaprzeczają jednak opinii, jakoby wytrzymałość mechaniczna zawsze rosła w skali nano. Naukowcy wzięli na warsztat diselenek molibdenu. W miarę stopniowego zmniejszania jego grubości (aż do zaledwie trzech warstw molekularnych) stawał się on coraz bardziej miękki.
– Pokazaliśmy, że nie zawsze można spodziewać się wzmocnienia pewnych właściwości w skali nano, tak jak jest to w grafenie. Przy budowie nanourządzeń trzeba mieć świadomość tego, że niektóre materiały miękną przy zmniejszaniu ich grubości. Miękki materiał ma mniejszą wytrzymałość na rozerwanie, ale z drugiej strony jest bardziej giętki, co stanowi atut przy projektowaniu elastycznej elektroniki, która już wkrótce może zastąpić tę krzemową – wyjaśnia dr hab. Bartłomiej Graczykowski z Wydziału Fizyki UAM, laureat programu FNP FIRST TEAM.
W badaniach naukowcy zastosowali nowatorską, całkowicie bezkontaktową metodę, która mierzy termiczne fale akustyczne o częstotliwościach gigahercowych w materiale i pozwala na wydobycie jego właściwości mechanicznych.
– Obecnie tylko my potrafimy stosować tę technikę. A jest ona bardziej niezawodna i bardziej przydatna niż tradycyjne, ponieważ dostarcza zarówno informacji na temat właściwości mechanicznych, jak i danych o grubości membran – twierdzi Graczykowski.
DWŁ
