科学家识别超过1000种纳米技术的2D材料

时间：2021-07-31 11:52:12 来源：

EPFL科学家确定了1000多种2D材料。©EPFL / G.Pizzi.

来自EPFL和NCCR Marvel的团队已经确定了1,000多种材料，具有特别有趣的2D结构。他们的研究，使封面的自然纳米技术，为开创性的技术应用铺平了道路。

由几层原子组成的2D材料，可能是纳米技术的未来。它们提供潜在的新应用，可用于小型，更高的性能和更节能的设备。近15年前首次发现2D材料，但到目前为止，他们只有几十人合成。现在，由于EPFL从EPFL的理论和仿真（THOSOS）和NCCR-MARVEL用于计算设计和描述新材料的NCCR-MARVEL开发的方法，现在可以识别更多有前途的2D材料。他们的工作最近在自然纳米技术期刊上发表，甚至在封面上提到了。

2004年，第一个2D待分离的材料是石墨烯，赚取2010年发现诺贝尔奖的研究人员。这标志着全新的电子产品开始，因为石墨烯是轻，透明和弹性，最重要的是，良好的电力导体。它铺平了众多领域的新应用方式，如光伏和光电子。

“寻找具有相似性质的其他材料，我们专注于剥离的可行性，”尼古拉斯Mounet是该研究的实验室和领导作者的研究员。“但不是将粘性条放在石墨上，看看是否像诺贝尔奖获奖者那样剥离了，我们使用了一种数字方法。”

超过10,000种材料分析

研究人员开发了一种审查和仔细分析在外部数据库中记录的超过100,000个3D材料的结构的算法。由此，他们创建了一个大约5,600个潜在的2D材料的数据库，包括超过1,000，具有特别有前途的特性。换句话说，他们创造了一个用于纳米技术专家的宝库。

为了构建其数据库，研究人员使用了一步一步的消除过程。首先，它们鉴定了由单独的层组成的所有材料。“然后，我们更详细地研究了这些材料的化学，并计算了分离层所需的能量，主要关注不同层的原子之间的相互作用弱的材料，所谓的范德沃尔斯键合，”马可说吉伯里尼，ASOS的研究员和该研究的第二作者。

夸脱的2D候选人

在最初识别的5,600种材料中，研究人员挑出了1,800个结构，可能是可能进行的，其中包括1,036，看起来特别容易去除。这表示今天已知可能的2D材料数量的相当大的增加。然后，它们选择了258个最有希望的材料，根据其磁性，电子，机械，热和拓扑特性进行分类。

“我们的研究表明，数字技术能够真正能够促进对新材料的发现，”NCCR奇迹总监尼古拉马拉里斯说，NCCRMarvel主任和奥斯教授说。“在过去，化学家必须从划伤开始，只是继续尝试不同的东西，这需要几个小时的实验室工作和一定数量的运气。通过我们的方法，我们可以避免这种长，令人沮丧的过程，因为我们有一个工具，可以唯一能够进一步学习的材料，使我们能够进行更多的重点研究。“

由于其软件AIIDA，还可以再现研究人员的计算，该软件AIIDA描述了以工作流的形式发现的每种材料的计算过程，并存储计算的每个阶段的完整出处。“没有AIIDA，它将结合和处理不同类型的数据是非常困难的，”研究员和该研究的共同作者的高级研究员Giovanni Pizzi解释道。“我们的工作流程可供公众使用，因此世界上的任何人都可以重现我们的计算，并将其应用于任何材料，以找出它是否可以删除。”

出版物：Nicolas Mounet等，“来自实验已知化合物的高通量计算剥离的二维材料，”自然纳米技术，第13卷，第246-252（2018）DO：10.1038 / S41565-017-0035-5

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