Найден перспективный материал для наномоторов

Учёные МФТИ показали, что плёнки оксида гафния нестандартной геометрии ведут себя как хороший пьезоэлектрик. Результат поможет создавать новые электромеханические моторы микро- и наномасштаба, совместимые с современной кремниевой технологией. Исследование опубликовано в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.

Плёнки оксида гафния давно используются в процессорах в качестве элемента транзисторов. Также на основе этих плёнок изготавливают устройства энергонезависимой памяти — «флешки». Материал умеет «запоминать» информацию, так как обладает сегнетоэлектрическими свойствами: поляризацией, которую можно менять внешним электрическим полем. Также плёнки оксида гафния идеально совместимы со всей полупроводниковой электроникой.

Все сегнетоэлектрики являются пьезоэлектриками. Плёнки оксида гафния проявляют обратный пьезоэлектрический эффект: с помощью электрического поля можно создавать механические деформации материала. Такие материалы могут стать основой для различных микро- и наномоторов, которые управляются электрическим напряжением: миниатюрных перемещателей, подвижных и настраиваемых микролинз, ключей в электрической цепи, инжекторов микродоз лекарства.

Обычные «плоские» плёнки оксида гафния на жёстких кремниевых кристаллах — «плохие» пьезоэлектрики. Они слабо преобразовывают электрическое напряжение в механическое, почти в 100 раз хуже стандартных пьезоматериалов.

В лаборатории перспективных концепций хранения данных МФТИ обнаружили, что при «подвешивании» плёнок на тонкие гибкие мембраны специфической геометрии можно добиться гигантского электромеханического отклика. Сначала учёные показали, что с помощью метода атомно-слоевого осаждения оксидом гафния можно равномерно покрыть трёхмерный объект любой формы, то есть