文章轉(zhuǎn)載自：材料人

薄膜體系經(jīng)常會(huì)發(fā)生褶皺并與基底分離。尤其是硬基底上的薄膜褶皺現(xiàn)象, 已在過(guò)去數(shù)十年間被廣泛研究。然而，現(xiàn)有研究主要集中在各種褶皺的靜態(tài)和終態(tài)的形貌。由于在原位實(shí)驗(yàn)觀察和動(dòng)力學(xué)模擬時(shí)存在較大的困難，研究各種褶皺尤其是復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)狀褶皺的動(dòng)態(tài)傳播一直是巨大的挑戰(zhàn)。近年來(lái)，二維材料受到越來(lái)越多的關(guān)注。由于其自身表面無(wú)懸掛鍵，與基底之間以范德瓦爾斯作用為主，界面作用力較小，因而易于起皺，成為研究褶皺現(xiàn)象的理想材料。我們采用聚合物輔助沉積方法制備出厚度可調(diào)的MoS₂薄膜，通過(guò)微米尺度的探針局域觸發(fā)薄膜形成褶皺，結(jié)合原位觀察和有限元模擬來(lái)研究和理解網(wǎng)絡(luò)狀褶皺的動(dòng)態(tài)傳播過(guò)程及影響因素。

近日，清華大學(xué)材料學(xué)院劉鍇課題組與西安交通大學(xué)張磊課題組、清華大學(xué)航天航空學(xué)院李曉雁課題組合作，通過(guò)聚合物輔助沉積方法制備了厚度可調(diào)的MoS₂薄膜。這種薄膜在生長(zhǎng)出來(lái)之后是平整的，但受到基底的壓應(yīng)力作用。用微米尺度的探針接觸薄膜并施加一定大小的力，可對(duì)平整的薄膜造成局域微小的擾動(dòng)，因而觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)狀褶皺的形成。這種局域觸發(fā)褶皺的方式便于原位觀察褶皺的動(dòng)態(tài)傳播過(guò)程。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，褶皺以蜿蜒的方式傳播，而不是直線傳播，其傳播是各向同性的。在褶皺產(chǎn)生的起始階段，褶皺沿著若干個(gè)電話線的方向傳播，每個(gè)褶皺前端在傳播一段距離后，在節(jié)點(diǎn)處會(huì)繼續(xù)分叉成兩個(gè)褶皺前端，分叉后的節(jié)點(diǎn)并沒(méi)有立即釘扎，而是隨著前端的移動(dòng)，會(huì)繼續(xù)移動(dòng)一小段距離，這個(gè)現(xiàn)象有別于以前的報(bào)道。總體上來(lái)講，大一些的褶皺前端會(huì)繼續(xù)沿著不同的方向傳播，而小一些的會(huì)在靠近鄰近的褶皺時(shí)停止，從而形成網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)。褶皺會(huì)快速傳播至整個(gè)視野，乃至整個(gè)樣品表面。進(jìn)一步采用有限元模擬方法再現(xiàn)了褶皺形成與傳播的動(dòng)態(tài)過(guò)程，研究了褶皺圖案及褶皺三維結(jié)構(gòu)與薄膜厚度的相關(guān)性，模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表現(xiàn)出高度的一致性。這種基于二維材料的褶皺結(jié)構(gòu)在漫反射涂層、微流通道和析氫催化電等方面展現(xiàn)出潛在的應(yīng)用前景。這項(xiàng)研究成果以 “Watching Dynamic Self-Assembly of Web Buckles in Strained MoS₂ Thin Films” 為題發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊ACS Nano上。論文作者是清華大學(xué)、西安交通大學(xué)博士研究生任紅濤、熊紫辛和王恩澤。

本文研究了MoS₂褶皺的動(dòng)態(tài)傳播，而且通過(guò)有限元模擬探討了褶皺的形成機(jī)理以及運(yùn)動(dòng)學(xué)過(guò)程。本文系統(tǒng)報(bào)道了通過(guò)探針觸發(fā)MoS₂薄膜產(chǎn)生褶皺的動(dòng)態(tài)過(guò)程，以及褶皺在漫反射涂層以及微流通道方面的應(yīng)用，為開(kāi)發(fā)基于褶皺工程的半導(dǎo)體器件提供了參考。

>>>>免責(zé)說(shuō)明

HORIBA Scientific公眾號(hào)所發(fā)布內(nèi)容（含圖片）來(lái)源于文章原創(chuàng)作者提供或互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)載。文章版權(quán)、數(shù)據(jù)及所述觀點(diǎn)歸原作者原出處所有，HORIBA Scientific 發(fā)布及轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享，供讀者自行參考及評(píng)述。如果您認(rèn)為本文存在侵權(quán)之處，請(qǐng)與我們?nèi)〉寐?lián)系，我們會(huì)及進(jìn)行處理。HORIBA Scientific 力求數(shù)據(jù)嚴(yán)謹(jǐn)準(zhǔn)確，如有任何失誤失實(shí)，敬請(qǐng)讀者不吝賜教批評(píng)指正。我們也熱忱歡迎您投稿并發(fā)表您的觀點(diǎn)和見(jiàn)解。

>>>>HORIBA科學(xué)儀器事業(yè)部

結(jié)合旗下具有近 200 年發(fā)展歷史的 Jobin Yvon 光學(xué)光譜技術(shù)，HORIBA Scientific 致力于為科研及工業(yè)用戶(hù)提供先進(jìn)的檢測(cè)和分析工具及解決方案。如：光學(xué)光譜、分子光譜、元素分析、材料表征及表面分析等先進(jìn)檢測(cè)技術(shù)。今天HORIBA 的高品質(zhì)科學(xué)儀器已經(jīng)成為科研、各行業(yè)研發(fā)及質(zhì)量控制的。