Le proprietà meccaniche dei nanomateriali possono essere alterate a causa dell'applicazione di tensione, Lo hanno scoperto i ricercatori dell'Università del Wyoming.

I ricercatori, guidato da TeYu Chien, un assistente universitario presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia, determinato che il campo elettrico è responsabile dell'alterazione della tenacità alla frattura dei nanomateriali, utilizzati nei dispositivi elettronici di ultima generazione. È la prima prova osservata che il campo elettrico modifica la tenacità alla frattura su scala nanometrica.

Questa scoperta apre la strada a ulteriori indagini sui nanomateriali per quanto riguarda le interazioni tra campo elettrico e proprietà meccaniche, che è estremamente importante per le applicazioni e la ricerca fondamentale.

Chien è l'autore principale di un articolo, intitolato "Cambiamento delle proprietà meccaniche indotto dal campo elettrico incorporato nelle interfacce di nichel di lantanio/titanato di stronzio drogato con Nb, "che è stato recentemente pubblicato in Rapporti scientifici . Rapporti scientifici è in linea, rivista ad accesso aperto degli editori di Nature. La rivista pubblica ricerche primarie scientificamente valide provenienti da tutti i settori delle scienze naturali e cliniche.

Altri ricercatori che hanno contribuito al documento provengono dall'Università dell'Arkansas, Università del Tennessee e Laboratorio Nazionale Argonne ad Argonne, Malato.

Chien e il suo gruppo di ricerca hanno studiato le superfici delle interfacce fratturate dei materiali ceramici, tra cui nichelato di lantanio e titanato di stronzio con una piccola quantità di niobio. I ricercatori hanno rivelato che il titanato di stronzio, entro pochi nanometri dalle interfacce, fratturato in modo diverso dal titanato di stronzio lontano dalle interfacce.

I due materiali ceramici sono stati scelti perché uno è un ossido metallico mentre l'altro è un semiconduttore. Quando i due tipi di materiali entrano in contatto tra loro, un campo elettrico intrinseco si formerà automaticamente in una regione, nota come barriera di Schottky, vicino all'interfaccia, Chien spiega. La barriera Schottky si riferisce alla regione in cui si forma un campo elettrico intrinseco alle interfacce metallo/semiconduttore.

Il campo elettrico intrinseco alle interfacce è un fenomeno inevitabile ogni volta che un materiale è in contatto con un altro. Gli effetti del campo elettrico sulle proprietà meccaniche dei materiali sono raramente studiati, soprattutto per i nanomateriali. Comprendere gli effetti del campo elettrico è estremamente importante per le applicazioni del sistema nanoelettromeccanico (NEMS), che sono dispositivi, come attuatori, integrando funzionalità elettriche e meccaniche su scala nanometrica.

Per i materiali NEMS realizzati in nanoscala, comprendere le proprietà meccaniche interessate dai campi elettrici è fondamentale per il pieno controllo delle prestazioni del dispositivo. Le osservazioni di questo studio aprono la strada a una migliore comprensione delle proprietà meccaniche dei nanomateriali.

"Il campo elettrico cambia la lunghezza del legame interatomico nel cristallo spingendo ioni caricati positivamente e negativamente in direzioni opposte, " Chien dice. "Alterare la lunghezza del legame cambia la forza del legame. Quindi, le proprietà meccaniche, come la tenacità alla frattura."

"L'intero quadro è questo:il campo elettrico intrinseco nella barriera di Schottky è stato creato alle interfacce. Questo ha poi polarizzato i materiali vicino alle interfacce modificando le posizioni atomiche nel cristallo. Le posizioni atomiche modificate hanno alterato la lunghezza del legame interatomico all'interno i materiali per modificare le proprietà meccaniche vicino alle interfacce, "Chien riassume.