Skoltech方法有助于在压力下模拟2D材料的行为

压力下2D材料的行为
信用:ACS NANO(2021)。DOI:10.1021 / ACSNANO.0C10609

来自Skoltech能源科学和技术中心(CEST)的科学家开发了一种在压力下建模2D材料的行为的方法。该研究将有助于基于硅或其他2D材料产生压力传感器。本文发表在美国化学会纳米日记。

硅烯是硅的二维同素异形体,被认为是石墨烯的硅类似物。在正常状态下,体硅是一种具有金刚石晶体结构的半导体。当它变薄到一层或几层时,它的性质会发生巨大的变化。然而,在高压下研究二维材料电子性质的变化还不可能。

来自俄罗斯,意大利,美国和比利时的科学家制定了一种依赖于量子化学的理论研究方法,以研究使用硅片在压力下使用硅片作为示例的电气性质。与3D和2D状态稳定的碳形成对比,硅烯是稳定的,并且易于与环境相互作用。

“硅是其散装状态的半导体和2D状态的金属。理论上广泛地研究单层和多层硅片的性质。由于相邻的硅原子之间的相互作用,硅片瓦楞瓦楞而成而不是扁平。压力的增加应该扁平硅丁烯并改变其性质,但这种效果尚不能在实验上进行调查,“Skoltech研究科学家基督教Tantardini解释说。

在大多数情况下,用于沿着正常的轴向其平面施加压力的实验工具同时在2D材料的面内方向上产生压缩。因此,由此产生的测量几乎没有准确,所以现在的建模似乎是唯一的合理方法。

“在我们的案例中,一种新的理论方法是唯一的解决方案。由于压力仅沿一个方向施加,我们模拟了我们材料的压缩,并尝试弄清楚电子结构,硅原子排列及其在不同压力下的杂交的原因是什么,以及为什么扁平,“Skoltech高级研究员Alexander Kvashnin评论。

准确预测硅烯或其它二维材料在压力下的行为将使硅烯成为压力传感器的候选材料。当放置在传感器内部时,硅烯可以根据材料对压缩的反应来帮助确定压力。这种传感器可以应用于对压力控制要求很高的钻机上,在不损坏设备的情况下提高钻削力。

“我们在建模研究中使用了硅烯来测试这种方法,这种方法也适用于其他2D材料,包括已经在零压力下制造和广泛使用的更稳定的材料,”斯科尔特大学(Skoltech)客座教授、比利时卢万天主教大学(UniversitéCatholique de Louvain)教授Xavier Gonze说。

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Skoltech是一个位于俄罗斯的私立国际大学。在2011年成立于2011年与马萨诸塞州理工学院(麻省理工学院)合作,SKOLTECH正在培养科学,技术和业务领域的新一代领导者,正在进行突破领域的研究,并通过解决的目标促进技术创新面对俄罗斯和世界的关键问题。Skoltech专注于六个优先领域:数据科学和人工智能,生命科学,先进的材料和现代设计方法,能源效率,光子和量子技术,以及先进的研究。乐动体育赞助西班牙人多少钱网页:https://万维网。斯科尔特。RU /

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