L'ingegneria della deformazione di solito si riferisce a un tipo di tecnologia di elaborazione dei materiali che mira a regolare le proprietà dei materiali o ottimizzare le prestazioni dei dispositivi correlati mediante sollecitazioni intrinseche o esterne. Negli ultimi anni, con lo sviluppo di materiali 2-D, la ricerca sull'ingegneria delle deformazioni dei materiali 2-D (dicalcogenuri di metalli di transizione [TMDCs], grafene, ecc.) ha attirato una notevole attenzione. Rispetto all'ingegneria della deformazione dei materiali sfusi tradizionali, lo spessore atomico dei materiali 2-D li rende più adatti a fungere da piattaforma per la ricerca sull'ingegneria della deformazione e crea un ponte tra l'ingegneria della deformazione e la nanofotonica. Quindi, meritano attenzione sotto molti punti di vista, dalla fisica fondamentale alle applicazioni pratiche.

In un nuovo articolo pubblicato su Luce:scienza e applicazioni , un team di scienziati, guidato dal dottor Dangyuan Lei del Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali, Università della città di Hong Kong, Cina, e i colleghi hanno scritto un articolo di revisione per riassumere in modo completo i recenti sviluppi in questo campo in rapida crescita. In questo documento di revisione, viene introdotta per prima la tradizionale teoria del campo di deformazione macroscopica. Quindi, vengono discussi i cambiamenti della struttura della banda dei semiconduttori 2-D deformati (TMDC) e del grafene deformato, mentre vengono riviste le risposte ottiche osservate sotto diversi tipi di campi di deformazione. Successivamente, questo documento riassume le tecniche di ingegneria delle deformazioni che possono applicare diversi tipi di deformazioni a specifici materiali 2-D. Alla fine di questo articolo, le diverse applicazioni nei dispositivi ottici, vengono presentate l'optoelettronica e altre applicazioni fotoniche, e si prospettano i problemi esistenti in questo campo e il loro sviluppo futuro, rispettivamente.

L'ingegneria della deformazione tradizionale si concentra principalmente sul silicio, germanio e altri materiali sfusi 3-D, che di solito mancano di un'elevata resistenza alla frattura a causa delle loro proprietà 3D intrinseche. Materiali 2-D di nuova concezione con spessore atomico (come grafene, TMDC) sono ora entrati nel campo. La loro ingegneria della deformazione è stata ampiamente studiata sia nella comunità scientifica che nella società industriale. Rispetto ai tradizionali materiali 3-D, le caratteristiche 2-D dei materiali 2-D conferiscono loro alcune caratteristiche abbastanza diverse e nuove, rendendo la loro ingegneria di ceppo più attraente. Questi scienziati riassumono quelle proprietà uniche dei materiali 2-D:

"Sulla base dei seguenti tre punti, pensiamo che i materiali 2-D siano una piattaforma perfetta per l'ingegneria delle deformazioni:(1) i materiali 2-D hanno migliori proprietà meccaniche (capacità di deformazione), il che significa che possono sostenere una sollecitazione maggiore prima della frattura rispetto ai materiali sfusi; (2) I materiali 2-D hanno migliori proprietà ottiche grazie ai loro forti effetti eccitonici, che avvantaggia le loro ulteriori applicazioni nei dispositivi fotonici; e (3) i materiali 2-D hanno modelli di deformazione più variabili. Le loro proprietà di spessore atomico consentono loro di ottenere deformazioni fuori dal piano, che è quasi impossibile nei materiali sfusi 3-D, consentendo ai materiali 2-D di possedere più modelli di deformazione, come deformazione nel piano uniassiale e biassiale, grinza, piega, e ceppo non uniforme localizzato."

"Poiché i tipi di ceppo applicato sono vari, le variazioni delle proprietà elettriche e ottiche sono diverse. Generalmente, possiamo osservare gli spettri PL spostati verso il rosso (spostati verso il blu) dai TMDC 2-D deformati a trazione (compressione). Allo stesso modo, possiamo osservare lo spostamento e la scissione degli spettri Raman dal grafene teso. Oltretutto, molte nuove risposte ottiche, come l'effetto "imbuto", emissione di un singolo fotone e generazione di seconda armonica sintonizzabile, emergono sotto una speciale distribuzione di ceppi." hanno aggiunto.

"Esistono varie tecnologie per applicare le deformazioni ai materiali 2-D. In base al tipo di deformazione indotta, di solito li classificavamo in tre categorie, vale a dire, le tecnologie di deformazione uniassiale, tecnologie di deformazione biassiale e tecnologie di deformazione locale. Dovremmo prestare maggiore attenzione alle tecnologie di ceppo locali. In realtà danno un nuovo modo per controllare i fotoni in un'area ultrapiccola. In conclusione, la flessibilità e le proprietà ottiche dei materiali 2-D (rispetto alle loro controparti ingombranti) aprono la porta allo sviluppo di nuove applicazioni fotoniche di ingegneria genetica potenzialmente importanti, " concludono gli scienziati.