美国科学家研制出全球最纤薄发电机兼力学感知设备

　　科技日报讯 美国科学家在近日出版的《自然》杂志在线版报告称，他们首次在一块单个原子厚度的二硫化钼（MoS2）内观察到了压电效应，证实了此前的理论预测，并研制出全球最纤薄的发电机兼力学感知设备，其不仅非常透明轻质且可弯曲可拉伸。

　　压电效应指的是拉伸或按压一种材料会导致其产生电压，或者反过来，施加电压会导致物质被拉伸或者收缩。迄今为止，科学家们仍没有在几个原子厚度的材料内观测到压电效应。该研究的合作者、佐治亚理工学院材料科学和工程学教授王中林（音译）表示：“最新研究不仅为二硫化钼等二维材料提供了新属性，也有助于科学家们研制出采用力学控制的新型电子设备。”

　　另一合作者、哥伦比亚大学力学工程学教授詹姆斯·霍恩表示：“这种材料只有单个原子层那么厚，有望被制成可穿戴式设备，或许可以将其整合进布料内，将人体运动的能量转变为电，从而为可穿戴传感器、医疗设备或手机供电。”

　　王中林表示，使用二硫化钼发电有两个关键点：使用奇数层并让其在正确的方向弯曲，因为偶数层会将压电效应相互抵消。

　　在最新研究中，霍恩团队将纤薄的二硫化钼薄片放置在柔性塑料基座上，并使用光学技术确定其晶格的导向，随后，他们将金属电极置于该薄片上。王中林团队则将测量电极安装在霍恩团队提供的样本上，接着根据样本的力学变形而测量电流。他们监控机械能与电能之间的转换并观察电压和电流输出。

　　研究人员称，当他们改变施加的拉伸力的方向时，输出电压也会颠倒，而且，如果层数为偶数的话，样本中的电压也会消失，这是科学家们首次在奇数层二硫化钼中观察到压电效应。

　　王中林说：“像二硫化钼这样的材料，块头很大时并不会出现压电效应；但当其厚度仅为一个原子时，压电效应就会出现，这一点真令人着迷。”

　　实际上，二硫化钼为过渡金属硫族化合物的二维半导体材料中的一种，这些硫族化合物都被认为拥有同样的压电效应，最新研究或许为这些材料拥有的独特属性和用武之地打开了大门。

　　王中林强调称，最新研究首次揭示了二维材料的压电效应，大大拓展了多层材料在人机交互、机器人、微机电系统以及主动柔性电子器件领域的应用潜能。最终，我们或许可以研制出原子厚度的纳米系统，其可以利用来自于周围环境的机械能供电。