슬롯 사이트 (WPI)의 연구팀은 외과 로봇 및 외과 적 텔레코 닉 시스템을위한 미세한 마이크로 미러러스를 포함하여 다양한 응용 분야에 사용할 수있는 혁신적인 가벼운 활성화 반도체 나노 복합체 나노 복합체 재료를 개발했습니다. 광 검출기.
Balaji Panchapakesan
“이것은 새로운 과학 분야입니다.”Balaji Panchapakesan, 슬롯 게임의 기계 공학 부교수이자 새로운 자료에 관한 논문의 저자과학 보고서, 출판사의 오픈 액세스 저널자연. “광자는 광자를 기계적 운동으로 직접 변환 할 수있는 재료는 거의 없습니다.이 논문에서는 우리는 그렇게 알려진 첫 번째 반도체 나노 복합 재료를 제시합니다. 높은 강도와 기계적 스트레스를받을 때 향상된 광학 흡수로 구별되는 매혹적인 재료입니다..
“이 재료로 만든 작은 그리퍼와 액추에이터는 화성 로버에서 미세한 먼지 입자를 포착하는 데 사용될 수 있습니다.” 판 차케인은 언급했다. "그들은 작은 로봇의 혈류를 통해 암 세포를 포착하거나 미세한 조직 샘플을 섭취 할 수 있습니다.이 재료는 광학 통신 시스템에서 회전 미러를위한 미세 연기기를 만드는 데 사용될 수 있으며, 빛으로 엄격하게 작동하며 다른 전원이 필요하지 않을 것입니다.".
다른 반도체 재료와 마찬가지로 Molybdenum Disulfide,에 설명 된 물질과학 보고서종이 (“2-D 층의 전이 금속 Dichalcogenide (TMDS)-기반 나노 복합물에서의 색채 기계적 반응.”)는 전자가 원자 내에서 배열되고 움직이는 방식으로 특징 지어집니다. 특히 반도체의 전자 전자는 밸런스 밴드라고 불리는 외부 궤도 그룹에서 에너지 밴드로만 알려진 다른 궤도 그룹으로 전기 밴드로 알려진 다른 궤도 그룹으로 이동할 수 있습니다. 전자는 전기 흐름을 생성하며, 이는 컴퓨터 칩과 태양 전지를 가능하게하는 주요 원칙입니다.
음의 차전 된 전자가 궤도 사이를 이동하면 구멍으로 알려진 양으로 하전 된 공극을 남깁니다. 한 쌍의 결합 된 전자와 전자 구멍을 흥분이라고합니다.
그들의 실험에서, Panchapakesan과 그의 팀은 대학원생 Vahid Rahneshin과 Farhad Khosravi와 Louisville 대학교의 동료들과 바르샤바 파스퇴수루의 동료들을 포함하여 Molybedum과 Sulpide의 원자가의 원자 궤도가 관찰되었음을 관찰했습니다. 전도 밴드 내의 엑시톤은 황 원자의 p- 궤도로 알려진 것과 상호 작용할 수 있도록 허용합니다. 이 "acciton 공명"은 몰리브덴 황화물의 2 차원 원자 어레이를 특별한 강도로 제공하는 강한 시그마 결합에 기여합니다. 이 공명의 강도는 또한 재료 내에서 열을 생성 할 수있는 고유 한 효과를 담당합니다. 재료의 색채 (광-유발) 기계적 반응을 일으키는 것은 열입니다.
Panchapakesan의 팀은 후기 현상을 활용하기 위해 고무 같은 중합체의 층에 싸인 몰리브덴 이황화 1 ~ 3 층으로 구성된 박막을 만들었습니다. 그들은이 나노 복합물을 다양한 파장의 빛에 노출 시켰으며, 엑시톤 공명의 결과로 발생하는 열은 사용 된 빛의 파장에 따라 중합체가 팽창하고 수축하게된다는 것을 발견했다. 이전 작업에서 Panchapakesan의 팀은 가벼운 펄스에 응답하여 열리고 가깝게 열린 작은 그리퍼를 제작 함으로써이 사진 기계적 반응을 활용했습니다. 그리퍼는 단일 인간 세포의 크기로 플라스틱 구슬을 포착 할 수 있습니다 (오른쪽 비디오보기).
추가 테스트에서 Panchapakesan과 그의 팀은 Molybdenum 디설파이드 복합재의 또 다른 독특한 행동을 발견하여 다른 응용 분야의 문을 열었습니다. 그들은 변형 공학으로 알려진 것을 사용하여 재료를 확장하고 기계적 응력이 빛을 흡수하는 능력을 향상 시킨다는 것을 발견했습니다.
“This is something that cannot be done with conventional thin-film semiconductors,” Panchapakesan said, “because when you stretch them, they will prematurely break. But with its unique material strength, molybdenum disulfide can be stretched. And its increased optical absorption under strain makes it a good candidate for more efficient solar cells, photodetectors, and detectors for thermal and infrared cameras.
“균주에 따른 엑시톤 공명, 광 기계적 반응 및 향상된 광학 흡수는 이것을 추가적인 조사를위한 특별한 재료와 흥미로운 주제로 만듭니다.”라고 그는 덧붙였다.
Panchapakesan의 연구는 National Science Foundation (CMMI : 1463869)에 의해 지원됩니다.
