يحدد العلماء المئات من النحافة الذرية المواد

ثاني كبريتيد الموليبدينوم ، أحد المواد ثنائية الأبعاد التي عرفنا عنها.تكبير / ثاني كبريتيد الموليبدينوم ، أحد المواد ثنائية الأبعاد التي عرفناها about.NC الدولة

قد يبدو الجرافين مادة عجب حديثة ، لكنه كان كذلك معنا للأعمار في شكل الجرافيت. الجرافين هو ورقة من ذرات الكربون مرتبطة ببعضها البعض ، ذرة واحدة فقط سميكة ؛ الجرافيت هو مجرد تكتل من هذه الأوراق الطبقات فوق بعضها البعض. لدراسة الجرافين ، استغرق الأمر شخصًا ذكيًا لاستنباط طريقة ما تقشير الطبقات المنفردة من هذا التكتل (السر تحولت إلى أن تكون قطعة من الشريط).

منذ ذلك الحين ، حددنا حفنة من المواد الكيميائية الإضافية أن أوراق النموذج التي هي بضع ذرات سميكة. هذه لها مجموعة متنوعة من الخصائص — بعضها أشباه الموصلات وتم دمجها مع الجرافين لصنع الأجهزة الإلكترونية. لتوسيع نطاق الأجهزة يمكننا أن نبني على أساس مزايا هذه رقيقة ذرية المواد ، سيكون أكبر كتالوج للمواد الكيميائية مثل هذا مفيد.

الآن ، يقول فريق ليتواني سويسري إنه قام بذلك. ال لقد وجد الفريق مواد مثل الجرافيت: مادة سائبة بها طبقات رقيقة ذريا مخبأة في الداخل.

قراءة متعمقة

رقاقة ذاكرة فلاش مبنية على مكونات أحادية الذرة

العمل يعتمد اعتمادا كبيرا على العلماء الآخرين بعد أن تقاسموا البيانات في مستودعات مفتوحة. وتشمل هذه قواعد البيانات الكبيرة التي تحمل هيكل بلورات لعدد كبير من المواد الكيميائية. ال قاعدة بيانات الهيكل البلوري غير العضوي ، على سبيل المثال ، عقدت تقريبا 100000 بنية بلورية فريدة من نوعها عند إجراء هذا البحث ؛ قاعدة البيانات البلورية المفتوحة 90،000 أخرى. كل من هذه توفر الهياكل تفاصيل كيف تكون ذرات المادة رتبت في الفضاء ثلاثي الأبعاد. تقريبا كل هذه المواد ، ومع ذلك ، هي 3D ، مع وجود نمط من الذرات المتكررة تمتد إلى حواف المواد في جميع الاتجاهات.

ليس لديك قاعدة بيانات البحث العادي

طور المؤلفون رمز الكمبيوتر الذي يمكن البحث فيه الهياكل لشيء مثل الجرافيت. الجرافيت لديه قوي الروابط الكيميائية بين ذرات الكربون في كل طبقة. لكن الطبقات تقام معا من خلال التفاعل الكهربائي ضعيفة نسبيا تسمى قوة فان دير فال. في حين أن قوات فان دير فال بما فيه الكفاية لعقد المواد معا في معظم الظروف ، فهي ضعيف بما فيه الكفاية للسماح بتقشير الطبقات الفردية الجرافيت.

لذا فقد بحث البرنامج الجديد للمؤلفين عن شيء مشابه: روابط كيميائية قوية على طول طائرة واحدة وضعيفة نسبيا التفاعل غير الكيميائي في واحد عمودي. هذا ضاقت الأمور إلى حد كبير ، وترك الفريق مع ما يزيد قليلا عن 5500 المواد الكيميائية للنظر. ثم استخدم الفريق برامج أخرى ل حساب قوة الجذب بين الأوراق المجاورة في المادة. إذا كان هذا الجذب قويًا جدًا ، فستكون هناك طبقة ربما كسر بدلا من التقشير أو تقشر. بينما هذا القضاء على عدد من المواد الكيميائية من بحث المؤلفين ، هناك كان لا يزال أكثر من 1800 اليسار.

في كثير من الحالات ، كانت المواد متشابهة من الناحية الهيكلية مواقع الذرات والروابط الكيميائية فيما بينها. على سبيل المثال ، ثاني كبريتيد الموليبدينوم هو مثال مدروس جيدا ل مادة رقيقة ذريا ، ولكن حدد المؤلفون 13 إضافية المواد الكيميائية التي تشكل هياكل مماثلة. هيكل آخر ، يتضح من الكادميوم دي إيندي ، ظهرت في 64 مختلفة المواد الكيميائية في المجموع. في حين أن العديد من هذه الأوراق في نهاية المطاف يجري مماثلة في السلوك ، والذرات المختلفة المعنية رفع احتمال أن ينتهي الأمر ببعضهم إلى أن يكونوا متميزين تمامًا. و القليل من الهياكل لم يسبق وصفها من قبل.

تتبع الإلكترونات

لمعرفة أنواع المواد التي يمكننا إضافتها إلى موقعنا ترسانة ، حسب الباحثون ماذا ستكون الإلكترونات القيام به في 258 من المواد الكيميائية أقل تعقيدا. معظمهم (166) تبين أن أشباه الموصلات ، على الرغم من اختلاف الجهد بين أرضهم والدول الموصلة تراوحت من صفر إلى 1.5 إلكترون فولت. 92 مادة أخرى كانت معدنية. آخر 56 هم من المرجح أن يكون لها خصائص مغناطيسية غير عادية ، وعدد قليل من الآخرين من المحتمل أن يكون لها سلوكيات تعتمد على دوران الإلكترون ، مثل: نصف المعدنية.

الآن ، ليس من الواضح كم من هذه المواد ستكون في الواقع من السهل جعل ثم تقشر في ورقة رقيقة ذريا. لكن حتى لو كان 10 في المئة فقط من المجموعة الأصلية تعمل ، لا يزال قفزة كبيرة إلى الأمام. عدد كبير من الخصائص المميزة في هذه المجموعة من المواد يثير احتمال وجود القدرة على اختيار واحد مناسب لخاص التطبيقات.

بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يفتح إمكانية لطبقات هذه المواد رقيقة ذريا. لأنها رقيقة جدا ، إسقاط ورقة واحدة على رأس أخرى ستغير خصائص كليهما ، في جزء اعتمادا على كيف تصطف الذرات بجانب بعضها البعض. الكثير من مواد مختلفة يعني الكثير من القدرة على قرص هذا انتقام. لذلك ، في حين أن هذه الورقة تقطير إلى وضع تفصيلا للغاية البحث في قاعدة البيانات ، أنا متحمس لمعرفة ما يحدث كباحثين البدء في اختبار بعض المواد التي تحتوي عليها أبحاثهم التي تم تحديدها.

Nature Nanotechnology، 2017. DOI: 10.1038 / s41565-017-0035-5 (حول DOIs).

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: :???: :?: :!: