Spontane Polarisationsinduzierte Nanohelixes, Nanospringen und Nanoringe aus piezoelektrischen Nanobändern

Das Wachstum von (0001)-Flächen-dominierten, freistehenden, piezoelektrischen Zinkoxid (ZnO) Nanostrukturen wird durch die Divergenz der Oberflächenenergie aufgrund der intrinsischen Polarisation erschwert. Durch die Kontrolle der Wachstumsdynamik zeigen wir den Erfolg beim Wachstum von nanoband-basierten neuartigen Strukturen, deren Oberflächen von den polarisierten ±(0001)-Facetten dominiert werden. Aufgrund der positiven und negativen ionischen Ladungen an den zink- und sauerstoffterminierten ±(0001)-Oberflächen wird eine spontane Polarisation über die Dicke des Nanobandes induziert. Infolgedessen entstehen rechtshändige helikale Nanostrukturen und Nanoringe durch das Aufrollen von Einkristall-Nanobändern; dieses Phänomen wird als Folge der Minimierung der Gesamtenergie, die durch spontane Polarisation und Elastizität beigetragen wird, betrachtet. Die polarflächen-dominierten ZnO-Nanobänder sind wahrscheinlich ein ideales System, um die Piezoelektrizität und die polarisationsinduzierte Ferroelektrizität im Nanoskalabereich zu verstehen; sie könnten Anwendung als eindimensionale nanoskalierte Sensoren, Wandler und Resonatoren finden.