萊斯大學材料科學家Boris Yakobson和他的團隊發現了鐵電二維材料的一個特性，該特性有可能被作為未來設備的一個特徵加以利用。根據發表在ACS Nano上的一項研究，單層鐵電材料由於具有響應電刺激而彎曲的能力，可以被控製作為一個納米級的開關，甚至是一個電機。

Boris Yakobson是萊斯大學材料科學和納米工程的Karl F. Hasselmann教授。

單層或二維材料通常由單層原子組成，這意味著它們只有幾納米的厚度。近年來，由於它們的物理、電氣、化學和光學特性，它們受到了極大的關注，這使得它們在從消費電子到醫療和工業技術的應用中都很有用。

“二維材料非常薄而且非常靈活，”Yakobson說。”在單層鐵電體中，這產生了一種意想不到的自發的、活躍的彎曲行為。我們在這項研究中發現的新穎之處在於，鐵電狀態與材料的彎曲或屈曲之間存在著聯繫或耦合。這項工作將一類二維材料的基本屬性的發現或預測與實際應用角度結合起來。”

鐵電體是由負離子和正離子組成的材料，它們可以轉移產生自發極化，這意味著離子根據它們的電荷進行隔離。

“有趣的是，這些原子並不完全相同，”萊斯大學博士後研究助理和這項研究的主要作者張俊傑解釋說。”它們中的一些較大，一些較小，所以層的對稱性被打破。”

張俊傑是萊斯大學的博士後研究助理，也是這項研究的主要作者。資料來源：雅科布森小組/萊斯大學

偏振驅動較大的原子到二維材料層的一側，較小的原子到另一側。原子或離子的這種不對稱分佈導致材料表面在鐵電狀態下彎曲。

“因此，在鐵電狀態下，材料不是保持平坦，而是會彎曲，”Yakobson說。”如果希望切換極化,，可以通過施加電壓來切換它，還可以控制它的彎曲方向。這種可控行為意味著它本身就是一個致動器。”

致動器是任何將信號–在許多情況下是電信號，但也可以是不同種類的信號轉化為機械位移的設備。

該研究將二維磷化銦（InP）作為鐵電體類別的代表，對其預測了這種特性。

“這種新的特性或彎曲行為必須在實驗室中對特定物質進行測試，”Yakobson說。”它最可能的用途將是作為一種開關。這種行為非常快，非常敏感，這意味著通過一個非常微小的局部信號也許就可以打開一個渦輪機或電動引擎，或控制自適應光學望遠鏡的鏡子。這基本上就是這些制動器的本質。就好比當你駕駛汽車時，你有很多旋鈕和開關，它使一切變得非常容易。你不必再搖開你的車窗，輕點開關就可以完成”。

該研究由美國陸軍研究辦公室和海軍研究辦公室資助，通過國家科學基金會的ACCESS計劃提供計算資源。