Учените идентифицират стотици атомно тънки материали

Молибден дисулфид, един от 2D материалите, за които знаехме.Уголемяване / молибденов дисулфид, един от 2D материалите, които познавахме about.NC State

Графенът може да изглежда като съвременен материал за чудо, но това е било при нас за векове под формата на графит. Графенът е лист от въглеродни атоми, свързани един към друг, с дебелина само един атом; графит е просто агломерация на тези листове, слоени един върху друг. За да се изучи графенът обаче, беше необходим някой умен да измисли начин на отлепване на отделни слоеве от тази агломерация (тайната се оказа парче лента).

Оттогава открихме шепа допълнителни химикали които образуват листове с дебелина няколко атома. Те имат разнообразие на свойствата – някои са полупроводници и са комбинирани с графен за изработване на електронни устройства. За разширяване на гамата от устройства можем да изработим, които надграждат предимствата на тези атомно тънки материали, по-голям каталог на химикали като този удобен.

Сега литовско-швейцарски отбор казва, че е направил точно това. Най- екипът е намерил материали точно като графит: насипни материали с атомно тънки слоеве, скрити вътре.

Допълнителна информация

Чип за флаш памет, изграден от компоненти с дебелина на един атом

Работата разчита до голяма степен на това, че други учени са споделили своите данни в отворени хранилища. Те включват големи бази данни, които притежават структурата на кристалите за огромен брой химикали. Най- Например, база данни за неорганична кристална структура, държана почти 100 000 уникални кристални структури при извършване на това изследване; Crystallography Open Database още 90 000. Всяко от тях Структури предоставя подробности за това как са атомите на даден материал подредени в триизмерно пространство. Почти всички тези материали, обаче са 3D, с повтарящ се модел на атомите, простиращ се до ръбове на материала във всички посоки.

Не типичното търсене в база данни

Авторите са разработили компютърен код, който може да търси структурите за нещо като графит. Графитът има силен химически връзки между въглеродните атоми на всеки слой. Но слоевете се държат заедно от сравнително слабо електростатично взаимодействие наречена сила на ван дер Ваалс. Докато силите на ван дер Ваалс са достатъчно, за да държи материала заедно при повечето условия, те са достатъчно слаб, за да може отделните слоеве да бъдат отлепени от по-голямата част графит.

Така новият софтуер на авторите потърси нещо подобно: силни химически връзки по една равнина и сравнително слаби нехимично взаимодействие в перпендикулярно. Това се стесни нещата намаляват драматично, оставяйки отбора с малко над 5500 химикали за разглеждане. След това екипът използва друг софтуер изчислете силата на привличане между съседни листове в Материалът. Ако тази атракция е прекалено силна, ще има слой вероятно се счупи вместо да се лющи или отлепи. Докато това елиминираха редица химикали от търсенето на авторите там бяха останали повече от 1800.

В много случаи материалите бяха структурно подобни от местоположенията на атомите и химичните връзки между тях. Например, молибденовият дисулфид е добре проучен пример за атомно тънък материал, но авторите идентифицират 13 допълнителни химикали, които образуват подобни структури. Друга структура, пример за кадмиев ди-инхид, показан в 64 различни общо химикали. Докато много от тези листове в крайна сметка ще бъдат Подобно поведение, различните участващи атоми повишават възможност някои да се окажат доста отчетливи. И няколко от структурите никога не са били описани досега.

Проследяване на електрони

За да разберем какви видове материали бихме могли да добавим към нашите арсенал, изследователите изчислили какви ще бъдат електроните в 258 от по-малко сложните химикали. Повечето от тях (166) се оказа полупроводници, въпреки че разликата в напрежението между техните основни и провеждащи състояния варира от нула до 1,5 електрон. Други 92 материали бяха метални. Други 56 са вероятно има необичайни магнитни свойства, а няколко други са вероятно да има поведение, което зависи от въртенето на електрон, като а полу-метал.

Сега не е ясно колко от тези материали всъщност ще бъдат лесно да се направи и след това се разхвърля на атомично тънки листове. Но дори 10% от първоначалната колекция да се получи, това е така все още голям скок напред. Големият брой различни свойства в тази колекция от материали повдига перспективата да има възможност за избор на подходящ за конкретния приложения.

В допълнение, това отваря възможността за наслояване на тези атомно тънки материали. Защото са толкова тънки, отпадащи един лист отгоре на друг ще промени свойствата и на двете, в част в зависимост от това как атомите се подреждат един до друг. Много различни материали означават много потенциал за преодоляване на това подравняване. И така, докато тази хартия се дестилира до много сложна търсене в база данни, развълнуван съм да видя какво се случва като изследователи започват да тестват някои от материалите, които изследванията им имат идентифицирани.

Nature Nanotechnology, 2017. DOI: 10.1038 / s41565-017-0035-5 (За DOI).

Like this post? Please share to your friends:
Leave a Reply

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: