Redian新闻
>
npj: 纳米发电机—基于2D材料层间滑移诱发铁电-反铁电相变

npj: 纳米发电机—基于2D材料层间滑移诱发铁电-反铁电相变

科学

海归学者发起的公益学术平台

分享信息,整合资源

交流学术,偶尔风月

二维铁电材料因其自发的铁电极化和天然的纳米厚度,突破了传统铁电材料中的尺寸效应,在微纳尺度的铁电功能器件中具有广泛的应用前景。非共价的层间范德华力使得二维材料能够较为容易地滑移和旋转,从而产生了一系列新奇的物理现象,为其铁电性质提供了新的调控维度。


来自西安交通大学的邓俊楷教授团队与澳大利亚墨尔本大学的刘哲教授,通过第一性原理计算,在具有皱褶结构的双层IV-VI族二维材料MX(M=Ge,Sn; X=S, Se)中,发现了层间滑移诱发的面内可逆铁电-反铁电相变现象。深入分析发现,通常看似较弱的层间范德华力可以引起MX面内晶格发生畸变,在层间滑移过程中导致上层MX的面内共价键发生重构,导致极化方向翻转,从而实现铁电和反铁电相之间的相互转变。此外,基于该物理现象,提出了利用层间滑移诱发铁电-反铁电相变的纳米发电机模型。由于滑移过程中,能够产生高达40 μC/cm2的铁电极化变化,同时借助二维范德华材料的超润滑特性,理论上可以产生巨大电信号输出。计算表明其理论功率输出高于二维材料压电效应约四个数量级,表明了IV-VI族二维层状材料,在作为纳米尺度力电能量转换器件方面具有巨大的潜力。

该文近期发表于npj Computational Materials 8: 47 (2022),英文标题与摘要如下,点击左下角“阅读原文”可以自由获取论文PDF。



Van der Waals force-induced intralayer ferroelectric-to-antiferroelectric transition via interlayer sliding in bilayer group-IV monochalcogenides


Bo Xu, Junkai Deng, Xiangdong Ding, Jun Sun & Jefferson Zhe Liu


Two-dimensional materials with ferroelectric properties break the size effect of conventional ferroelectric materials and unlock unprecedented potentials of ferroelectric-related application at small length scales. Using first-principles calculations, a sliding-induced ferroelectric-to-antiferroelectric behavior in bilayer group-IV monochalcogenides (MX, with M = Ge, Sn and X = S, Se) is discovered. Upon this mechanism, the top layer exhibits a reversible intralayer ferroelectric switching, leading to a reversible transition between the ferroelectric and antiferroelectric states in the bilayer MXs. Further results show that the interlayer van der Waals interaction, which is usually considered to be weak, can actually generate an in-plane lattice distortion and thus cause the breaking/forming of intralayer covalent bonds in the top layer, leading to the observed anomalous phenomenon. This unique property has advantages for energy harvesting over existing piezoelectric and triboelectric nanogenerators. The interlayer sliding-induced big polarization change (40 μC cm−2) and ultrahigh polarization changing rate generate an open-circuit voltage two orders of magnitude higher than that of MoS2-based nanogenerators. The theoretical prediction of power output for this bilayer MXs at a moderate sliding speed 1 m s−1 is four orders of magnitude higher than the MoS2 nanogenerator, indicating great potentials in energy harvesting applications.



扩展阅读

 

Nat. Mater.:反铁磁自旋霍尔效应——局域空间反演破缺之美
反铁磁器件在路上

npj:高通量计算筛选MXene—找寻高效析氢电催化剂

npj: 合金纳米团簇—助力电催化析氢反应

本文系网易新闻·网易号“各有态度”特色内容

媒体转载联系授权请看下方

微信扫码关注该文公众号作者

戳这里提交新闻线索和高质量文章给我们。
相关阅读
华东师大Nano Letters: 铪锆氧薄膜之挠曲电调控铁电极化江雷、陈晓东、夏幼南、何军、孙冬柏等教授获国际材料研究学会联盟“前沿材料科学家奖”模范街道不仅发菜,还发电风扇!npj: 碳化硅的新表现—双空位量子点的偶极自旋弛豫网易罕见地做了一款2D横版卡牌,已经在海外低调开测了头部企业布局,材料平台涌现,骨科原材料“向前一步走”?PG&E与社会组织合作在火季提供支援提供电池与发电机折扣 与211当地资源热线合作Web3毫无疑问是一场骗局——基于奥瑞冈式辩论的研究范式npj: 二维五边形结构:极化材料设计的新架构八髎穴的功效npj: 挖掘热电材料—无需标签的无监督学习npj Flexible Electronics: 激光诱导石墨烯柔性可拉伸电子器件UE大佬祖龙杀了个“回马枪”?这款2D放置手游海外开测,放置太火场景应用创新 助力低碳高效|锐捷智慧发电解决方案重磅发布!Funplus杨超:Funplus如何打造次世代服务器框架?​性能更上一层楼的自拍手机——vivo S15[电脑] 垫在显示器下的主机——SKTC A10【轻度怀旧】npj: 最低未占据轨道与缓蚀效率—有何秘密关系?npj: 新型光催化剂开发—使用会解释的机器学习npj Computational Materials: 华人教授曹晔提升金属氧化物忆阻器—导电细丝的形成与优化孩子经常晚睡,落后同龄人不止身高和智力,还诱发性早熟?医生:再晚别过这个点npj Computational Materials: 胡建军打造新材料发现的百宝工具箱:MaterialAtlas.org疫情中的埃及行:(八/终)辉煌又沉重的金字塔英伟达这篇CVPR 2022 Oral火了!2D图像秒变逼真3D物体!虚拟爵士乐队来了!抛弃妻子儿女的“海不归”【模板】基因变异影响吸烟诱发COPD的发生,发在9+ SCI;课题设计策略非常巧妙环境“自发电”传感器,解锁另类能源Appl. Phys. Rev.:铁电聚合物在神经形态计算中的应用采石场npj Comput. Mater.: 分子动力学兼得“鱼与熊掌”—高精度、高速度!中招后可不轻松,现在七天了还是阳性疯了!剑桥大学用蓝藻发电,居然还供计算机运行了一年……南波士顿旧发电厂倒塌 至少3人受伤!Npj Comput. Mater.: 非晶材料中热输运—同济大学陈杰教授疑惑到底靠粒子还是波?【全球市场】 美股下跌何时诱发美联储转向?—全球资金流动监测仪2022年第六期
logo
联系我们隐私协议©2024 redian.news
Redian新闻
Redian.news刊载任何文章,不代表同意其说法或描述,仅为提供更多信息,也不构成任何建议。文章信息的合法性及真实性由其作者负责,与Redian.news及其运营公司无关。欢迎投稿,如发现稿件侵权,或作者不愿在本网发表文章,请版权拥有者通知本网处理。