La ingeniería de deformación generalmente se refiere a un tipo de tecnología de procesamiento de materiales que tiene como objetivo regular las propiedades de los materiales u optimizar el rendimiento de los dispositivos relacionados mediante una deformación inherente o externa. En años recientes, con el desarrollo de materiales 2-D, la investigación en torno a la ingeniería de deformaciones de materiales 2-D (dicalcogenuros de metales de transición [TMDC], grafeno etc.) ha atraído una atención significativa. En comparación con la ingeniería de deformación de materiales a granel tradicionales, el grosor atómico de los materiales 2-D los hace más adecuados para servir como plataforma para la investigación de ingeniería de deformaciones y construye un puente entre la ingeniería de deformaciones y la nanofotónica. Por eso, son dignos de atención desde muchos puntos de vista, desde la física fundamental hasta las aplicaciones prácticas.

En un nuevo artículo publicado en Luz:ciencia y aplicaciones , un equipo de científicos, dirigido por el Doctor Dangyuan Lei del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales, Universidad de la ciudad de Hong Kong, Porcelana, y colaboradores han escrito un artículo de revisión para resumir de manera integral los desarrollos recientes en este campo floreciente. En este artículo de revisión, En primer lugar, se introduce la teoría macroscópica tradicional del campo de deformación. Luego, Se discuten los cambios en la estructura de bandas de los semiconductores 2-D tensos (TMDC) y el grafeno tensado, mientras se revisan las respuestas ópticas observadas bajo diferentes tipos de campos de tensión. Después, Este artículo resume las técnicas de ingeniería de deformaciones que pueden aplicar diferentes tipos de deformaciones a materiales 2-D específicos. Al final de este artículo, las diversas aplicaciones en dispositivos ópticos, Se presentan optoelectrónica y otras aplicaciones fotónicas, y se prospectan los problemas existentes en este campo y su desarrollo futuro, respectivamente.

La ingeniería de deformación tradicional se centra principalmente en el silicio, germanio y otros materiales a granel 3-D, que generalmente carecen de una alta resistencia a la fractura debido a sus propiedades intrínsecas tridimensionales. Materiales 2-D de nuevo desarrollo con espesor atómico (como grafeno, TMDC) ahora han entrado en el campo. Su ingeniería de deformaciones ha sido ampliamente estudiada tanto en la comunidad científica como en la sociedad industrial. En comparación con los materiales tridimensionales tradicionales, las características 2-D de los materiales 2-D los dotan de algunas características bastante diferentes y novedosas, haciendo que su ingeniería de cepas sea más atractiva. Estos científicos resumen esas propiedades únicas de los materiales 2-D:

"Según los tres puntos siguientes, Creemos que los materiales 2-D son una plataforma perfecta para la ingeniería de deformaciones:(1) los materiales 2-D tienen mejores propiedades mecánicas (capacidad de deformación), lo que significa que pueden soportar una tensión mayor antes de la fractura en comparación con los materiales a granel; (2) Los materiales 2-D tienen mejores propiedades ópticas debido a sus fuertes efectos de excitón, lo que beneficia sus aplicaciones adicionales en dispositivos fotónicos; y (3) los materiales 2-D tienen patrones de deformación más variables. Sus propiedades de espesor atómico les permiten lograr una deformación fuera del plano, que es casi imposible en materiales a granel 3-D, permitiendo que los materiales 2-D posean más patrones de deformación, como la deformación uniaxial y biaxial en el plano, arruga, pliegue, y deformación localizada no uniforme ".

"Dado que los tipos de deformación aplicada son variados, los cambios de propiedades eléctricas y ópticas son diferentes. En general, podemos observar los espectros PL desplazados al rojo (desplazados al azul) de los TMDC 2-D deformados por tracción (compresión). Similar, podemos observar el cambio y la división de los espectros Raman del grafeno tensado. Además, muchas respuestas ópticas novedosas, como el efecto "embudo", emisión de fotón único y generación de segundo armónico sintonizable, emergen bajo una distribución de tensión especial ", agregaron.

"Existen varias tecnologías para aplicar deformaciones a materiales 2-D. Según el tipo de deformación inducida, normalmente los clasificamos en tres categorías, a saber, las tecnologías de deformación uniaxial, tecnologías de deformación biaxial y tecnologías de deformación local. Deberíamos prestar más atención a las tecnologías de cepas locales. De hecho, brindan una nueva forma de controlar los fotones en un área ultrapequeña. En conclusión, la flexibilidad y las propiedades ópticas de los materiales 2-D (en comparación con sus homólogos voluminosos) abren la puerta al desarrollo de nuevas aplicaciones fotónicas de ingeniería de deformación potencialmente importantes, "concluyen los científicos.