科学家们为纳米技术确定了1,000多种新的二维材料

作者:华昴

<p>EPFL科学家确定了1000多种2D材料</p><p> ©EPFL / G.Pizzi来自EPFL和NCCR Marvel的团队已经确定了1000多种具有特别有趣的2D结构的材料</p><p>他们的研究成为Nature Nanotechnology的封面,为突破性的技术应用铺平了道路</p><p>二维材料由几层原子组成,很可能是纳米技术的未来</p><p>它们提供了潜在的新应用,可用于小型,高性能和高能效的设备</p><p> 2D材料大约在15年前首次发现,但到目前为止只合成了几十种</p><p>现在,由于EPFL材料理论与模拟实验室(THEOS)和NCCR-MAR​​VEL研究人员开发的计算设计和新材料发现的研究方法,现在可以确定更多有前途的2D材料</p><p>他们的工作最近发表在Nature Nanotechnology杂志上,甚至在封面上也有提及</p><p> 2004年,第一个被分离出来的二维材料是石墨烯,为2010年获得诺贝尔奖的研究人员赢得了收益</p><p>这标志着电子产品全新时代的开始,因为石墨烯是轻质,透明和有弹性的,最重要的是,一个良好的电力导体</p><p>它为光伏和光电子等众多领域的新应用铺平了道路</p><p> “为了寻找具有相似性质的其他材料,我们专注于去角质的可行性,”THEOS实验室的研究员,该研究的第一作者Nicolas Mounet解释说</p><p> “但是,不像在诺贝尔奖获得者那样剥离掉石墨上的粘合带,看看这些层是否剥落了,我们采用了数字方法</p><p>”分析了超过100,000种材料研究人员开发了一种算法来审查和仔细分析更多的结构</p><p>在外部数据库中记录的100,000种3D材料</p><p>由此,他们创建了一个包含大约5,600种潜在2D材料的数据库,其中包括1,000多种具有特别有前途的特性</p><p>换句话说,他们为纳米技术专家创造了一个宝库</p><p>为了建立他们的数据库,研究人员使用了逐步消除的过程</p><p>首先,他们确定了由不同层组成的所有材料</p><p> “然后我们更详细地研究了这些材料的化学成分,并计算了分离各层所需的能量,主要集中在不同层原子之间相互作用较弱的材料,即Van der Waals键合,”Marco说</p><p> Gibertini是THEOS的研究员,也是该研究的第二作者</p><p>大量的2D候选者在最初确定的5,600种材料中,研究人员挑选了1,800种可能被剥落的结构,包括1,036种看起来特别容易去角质的结构</p><p>这代表了当今已知的可能2D材料数量的显着增加</p><p>然后他们选择了258种最有希望的材料,根据它们的磁性,电子,机械,热和拓扑性质对它们进行分类</p><p> “我们的研究表明,数字技术可以真正促进新材料的发现,”NCCR Marvel主任,THEOS教授Nicola Marzari说</p><p> “在过去,化学家必须从头开始,只是继续尝试不同的东西,这需要数小时的实验室工作和一定的运气</p><p>通过我们的方法,我们可以避免这个漫长而令人沮丧的过程,因为我们有一个工具可以挑选出值得进一步研究的材料,使我们能够进行更有针对性的研究</p><p>“也有可能重现研究人员的计算,感谢他们的软件AiiDA,描述了以工作流形式发现的每种材料的计算过程,并存储了计算每个阶段的完整出处</p><p> “如果没有AiiDA,组合和处理不同类型的数据将非常困难,”THEOS的高级研究员,该研究的共同作者Giovanni Pizzi解释道</p><p> “我们的工作流程可供公众使用,因此世界上任何人都可以重现我们的计算并将其应用于任何材料,以确定它是否可以剥落</p><p>”出版物:Nicolas Mounet等,“高维的二维材料”实验已知化合物的通量计算剥离,“Nature Nanotechnology,第13卷,第244-252页(2018)doi:10.1038 / s41565-017-0035-5来源:Sarah Perrin,....