Первый 2D материал, что будет изолирован, был графеном, в 2004, получая для исследователей, каковые нашли его Нобелевская премия в 2010. Это отметило начало совсем новой эры в электронике, потому, что графен легок, прозрачен и эластичен и, в первую очередь, хороший проводник электричества. Это проложило путь к новым применениям в бессчётных областях, таких как оптоэлектроника и гелиотехника.«Дабы отыскать другие материалы с подобными особенностями, мы сосредоточились на выполнимости экс-расплющивания», растолковывает Николас Мунет, исследователь в лаборатории THEOS и ведущий создатель изучения. «Но вместо того, дабы поместить клейкие полосы в графит, дабы видеть, сделали ли слои, очищенные прочь, как лауреаты Нобелевской премии, мы применяли цифровой способ».
Проанализированы больше чем 100 000 материаловИсследователи создали метод, дабы разглядеть и шепетильно проанализировать структуру больше чем 100 000 3D материалов, зарегистрированных во внешних базах данных.
От этого они создали базу данных примерно 5 600 потенциальных 2D материалов, включая больше чем 1 000 с особенно многообещающими особенностями. Иначе говоря они создали находку сокровища для специалистов по нанотехнологиям.
Дабы выстроить их базу данных, исследователи применяли постепенный процесс устранения. Во-первых, они выяснили все материалы, каковые составлены из отдельных слоев. «Мы тогда изучили химию этих материалов более детально и вычислили энергию, которая будет нужна, дабы отделить слои, сосредотачиваясь, в первую очередь, на материалах, где сотрудничества между атомами разных слоев не сильный, что-то известное как Ван-дер-Ваальса, сближающегося», говорит Марко Джибертини, исследователь в THEOS и второй создатель изучения.Множество 2D кандидатовИз этих 5 600 материалов, первоначально определенных, исследователи выбрали 1 800 структур, каковые имели возможность возможно быть расслоены, включая 1 036, что смотрелся особенно легким расслоиться.
Это воображает большое повышение количества вероятных 2D материалов, известных сейчас. Они тогда выбрали 258 самых многообещающих материалов, категоризировав их в соответствии с их магнитным, электронным, механическим, тепловым и топологическим особенностям.
«Отечественное изучение демонстрирует, что цифровые способы смогут вправду повысить открытия новых материалов», говорит Никола Марцари, директор NCCR-ЧУДА и учитель в THEOS. «В прошлом химики должны были начать с нуля и просто продолжать пробовать различные вещи, каковые “настойчиво попросили” определённого работы количества и часов лаборатории успеха. С нашим подходом мы можем избежать этого продолжительного, расстраивающего процесса, по причине того, что у нас имеется инструмент, что может выбрать материалы, каковые стоит изучить потом, разрешая нам совершить более сосредоточенное изучение».
Кроме этого вероятно воспроизвести вычисления исследователей благодаря их ПО AiiDA, которое обрисовывает процесс вычисления для каждого материала, найденного в форме технологических процессов, и хранит полное происхождение каждой стадии вычисления. «Без AiiDA было бы весьма тяжело объединить и обработать разные типы данных», растолковывает Джованни Пицци, научный сотрудник в THEOS и соавтор изучения. «Отечественные технологические процессы дешёвы общественности, так, любой в мире может воспроизвести отечественные вычисления и применить их к любому материалу, дабы определить, может ли это быть расслоено».