許多表現(xiàn)出高效光電特性的材料受到反轉(zhuǎn)對(duì)稱性的限制，這種物理特性限制了工程師對(duì)材料中電子的控制，也限制了他們?cè)O(shè)計(jì)新型或高效設(shè)備的選擇。在 2021 年 6 月 17 日發(fā)表在《Nature Nanotechnology》上的研究中，來自倫斯勒理工學(xué)院材料科學(xué)與工程系副教授施健（Jian Shi，音譯）領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)材料科學(xué)家和工程師團(tuán)隊(duì)，利用應(yīng)變梯度來打破這種反轉(zhuǎn)對(duì)稱性，在有前途的材料二硫化鉬（MoS2）中首次創(chuàng)造了一種新的光電現(xiàn)象。

為了打破反轉(zhuǎn)對(duì)稱性，研究小組將一根氧化釩（VO2）線放在了 MoS2 片材的下面。施表示，二硫化鉬是一種靈活的材料，因此它變形了它的原始形狀，以遵循二氧化釩線的曲線，在其晶格內(nèi)形成一個(gè)梯度。想象一下，如果你把一張紙放在坐在桌子上的鉛筆上，會(huì)發(fā)生什么。紙張中產(chǎn)生的不同張力就像 MoS2 晶格中形成的應(yīng)變梯度。

 

施說，這種梯度打破了材料的反轉(zhuǎn)對(duì)稱性，并允許在晶體內(nèi)移動(dòng)的電子被操縱。在應(yīng)變梯度附近觀察到的獨(dú)特的光反應(yīng)允許電流流過該材料。這被稱為柔性光電效應(yīng)，它可以被用來設(shè)計(jì)新穎和/或高效的光電子學(xué)。

施說：“這是在這種材料中首次展示這種效應(yīng)。如果我們有一個(gè)在光-電轉(zhuǎn)換過程中不產(chǎn)生熱量的解決方案，那么電子設(shè)備或電路可以得到改善”。氧化釩對(duì)溫度非常敏感，因此該團(tuán)隊(duì)還能夠證明柔性光電效應(yīng)在MoS2和VO2材料相遇的部位帶來溫度依賴性--相應(yīng)地改變晶格的梯度。