Les propriétés mécaniques des nanomatériaux peuvent être altérées en raison de l'application de tension, Des chercheurs de l'Université du Wyoming ont découvert.

Les chercheurs, dirigé par TeYu Chien, un professeur assistant de l'UW au Département de physique et d'astronomie, déterminé que le champ électrique est responsable de l'altération de la ténacité à la rupture des nanomatériaux, qui sont utilisés dans les appareils électroniques de pointe. C'est la première preuve observée que le champ électrique modifie la ténacité à la rupture à l'échelle nanométrique.

Cette découverte ouvre la voie à une enquête plus approfondie sur les nanomatériaux concernant les interactions champ électrique-propriétés mécaniques, ce qui est extrêmement important pour les applications et la recherche fondamentale.

Chien est l'auteur principal d'un article, intitulé « Changement de propriété mécanique induit par champ électrique intégré aux interfaces de nickel de lanthane/titane de strontium dopé au Nb », " qui a été récemment publié dans Rapports scientifiques . Rapports scientifiques est un en ligne, revue en libre accès des éditeurs de Nature. La revue publie des recherches primaires scientifiquement valables dans tous les domaines des sciences naturelles et cliniques.

D'autres chercheurs qui ont contribué à l'article sont de l'Université de l'Arkansas, Laboratoire national de l'Université du Tennessee et de l'Argonne en Argonne, Je vais.

Chien et son équipe de recherche ont étudié les surfaces des interfaces fracturées des matériaux céramiques, y compris le nickelate de lanthane et le titanate de strontium avec une petite quantité de niobium. Les chercheurs ont révélé que le titanate de strontium, à quelques nanomètres des interfaces, fracturé différemment du titanate de strontium loin des interfaces.

Les deux matériaux céramiques ont été choisis car l'un est un oxyde métallique tandis que l'autre est un semi-conducteur. Lorsque les deux types de matériaux entrent en contact, un champ électrique intrinsèque se formera automatiquement dans une région, connue sous le nom de barrière Schottky, près de l'interface, Chien explique. La barrière Schottky fait référence à la région où un champ électrique intrinsèque se forme aux interfaces métal/semi-conducteur.

Le champ électrique intrinsèque aux interfaces est un phénomène inévitable chaque fois qu'un matériau est en contact avec un autre. Les effets du champ électrique sur les propriétés mécaniques des matériaux sont rarement étudiés, notamment pour les nanomatériaux. La compréhension des effets du champ électrique est extrêmement importante pour les applications des systèmes nanoélectromécaniques (NEMS), qui sont des appareils, tels que les actionneurs, intégrant des fonctionnalités électriques et mécaniques à l'échelle nanométrique.

Pour les matériaux NEMS fabriqués à l'échelle nanométrique, la compréhension des propriétés mécaniques affectées par les champs électriques est cruciale pour un contrôle total des performances de l'appareil. Les observations de cette étude ouvrent la voie à une meilleure compréhension des propriétés mécaniques des nanomatériaux.

"Le champ électrique modifie la longueur de la liaison inter-atomique dans le cristal en poussant des ions chargés positivement et négativement dans des directions opposées, " dit Chien. " La modification de la longueur de la liaison change la force de liaison. D'où, les propriétés mécaniques, comme la ténacité à la rupture."

"L'ensemble est le suivant :le champ électrique intrinsèque dans la barrière Schottky a été créé aux interfaces. Cela a ensuite polarisé les matériaux près des interfaces en modifiant les positions atomiques dans le cristal. Les positions atomiques modifiées ont modifié la longueur de la liaison inter-atomique à l'intérieur les matériaux pour modifier les propriétés mécaniques à proximité des interfaces, ", résume Chien.