Научници идентификују стотине атомски танких материјала

Грапен може изгледати као модерна чудо-материјал, али је са нама већ годинама у облику графита. Графен је лист угљеникових атома који су међусобно повезани, дебљине само једног атома; Графит је само агломерација ових листова, слојевитих једна на другу. Међутим, да би проучио графен, требало је некоме паметном да осмисли начин одвајања појединачних слојева из ове агломерације (тајна се показала као комад траке).

Од тада смо идентификовали прегршт додатних хемикалија које формирају листове дебљине неколико атома. Они имају различите особине - неки су полупроводници и комбиновани су са графеном да би направили електронске уређаје. Да би се проширио опсег уређаја које можемо израдити на основу предности ових атомски танких материјала, већи каталог ових хемикалија би био при руци.

Сада, литванско-швајцарски тим каже да је управо то урадио. Тим је пронашао материјале као и графит: расути материјал са атомски танким слојевима који су сакривени унутра.

Рад се у великој мери ослања на друге научнике који су поделили своје податке у отвореним спремиштима. То укључује велике базе података које садрже структуру кристала за велики број хемикалија. База података о неорганској кристалној структури, на пример, држала је скоро 100.000 јединствених кристалних структура када је ово истраживање изведено; у Цристаллограпхи Опен Датабасе још 90,000. Свака од ових структура даје детаље о томе како су атоми материјала распоређени у тродимензионалном простору. Скоро сви ови материјали су 3Д, са понављајућим распоредом атома који се протежу до ивица материјала у свим правцима.

Није типична претрага базе података

Аутори су развили компјутерски код који би могао претраживати структуре за нешто попут графита. Графит има јаке хемијске везе између атома угљеника сваког слоја. Али слојеви се држе заједно релативно слабом електростатичком интеракцијом која се зове ван дер Ваалсова сила. Док су ван дер Ваалсове силе довољне да држе материјал заједно у већини услова, они су довољно слаби да омогуће да се појединачни слојеви одвоје од великог графита.

Тако је нови софтвер аутора тражио нешто слично: јаке хемијске везе дуж једне равни и релативно слаба нехемијска интеракција у окомитој. То је драматично смањило ствари, остављајући тим са нешто више од 5,500 хемикалија које треба размотрити. Тим је затим користио други софтвер да израчуна јачину привлачности између суседних листова у материјалу. Ако је ова атракција прејака, слој ће се вероватно сломити умјесто да се љушти или љушти. Иако је ово елиминисало бројне хемикалије из претреса аутора, остало их је још 1.800.

У многим случајевима, материјали су били структурно слични у смислу локација атома и хемијских веза међу њима. На пример, молибденов дисулфид је добро проучен пример атомски танког материјала, али су аутори идентификовали 13 додатних хемикалија које формирају сличне структуре. Друга структура, на пример, кадмијум ди-индид, показала се у укупно 64 различите хемикалије. Иако ће многи од ових листова бити слични у понашању, различити укључени атоми подижу могућност да ће неки од њих бити сасвим различити. И неколико структура никада раније није било описано.

Праћење електрона

Да би открили које врсте материјала бисмо могли додати нашем арсеналу, истраживачи су израчунали што би електрони радили у 258 мање сложених кемикалија. Већина њих (166) се показала као полупроводници, иако је разлика напона између њиховог основног и проводног стања кретала од нула до 1,5 електрона. Још 92 материјала су била металик. Други 56 ће вероватно имати неуобичајена магнетна својства, а неколико других ће вероватно имати понашања која зависе од спина електрона, попут полуметала.

Сада, није јасно колико ће од ових материјала бити лако направити, а затим одвојити на атомски танке листове. Али чак и ако само 10% оригиналне колекције функционише, то је још увек велики корак напред. Велики број различитих својстава у овој збирци материјала повећава могућност одабира онога што је прикладно за одређене апликације.

Поред тога, отвара се могућност слојевања ових атомски танких материјала. Зато што су тако танке, испуштање једног листа на други ће променити својства оба, делом у зависности од тога како се атоми налазе један поред другог. Много различитих материјала значи много потенцијала за подешавање овог поравнања. Дакле, док се овај документ претвара у врло разрађену претрагу базе података, узбуђен сам да видим шта се дешава када истраживачи почну да тестирају неке од материјала које је њихово истраживање идентификовало.

Натуре Нанотецхнологи, 2017. ДОИ: 10.1038 / с41565-017-0035-5 (Абоут ДОИс).

Погледајте видео: The Savings and Loan Banking Crisis: George Bush, the CIA, and Organized Crime (Март 2020).