Вадим Дудченко
Администратор портала

Ученые-материаловеды из Университета Райса и Пенсильванского университета призывают к коллективным глобальным усилиям по ускорению массового производства двумерных материалов, таких как графен и дисульфид молибдена.

В перспективной статье, опубликованной в Интернете в журнале Materials Today, главный редактор журнала Цзюнь Лу и его коллеги обосновывают необходимость целенаправленных коллективных усилий по решению исследовательских задач, которые могли бы расчистить путь для крупномасштабного массового производства 2D-материалов.

Вдохновленные работой японского исследователя снежинок Укичиро Накая, ученые-материаловеды из Университета Райса Пенсильванского университета создали похожую на Накаю диаграмму двумерных кристаллических форм дисульфида молибдена, полученного химическим осаждением из паровой фазы (слева), и полную морфологическую диаграмму сульфида молибдена (справа).

Лу и другие ученые по рисовым материалам мин Тан, Цзин Чжан и Фан Ван присоединились к Вивеку Шеною Пенна в описании потенциальной трансформации в технологии 2D-материалов, которая может произойти в результате систематических общинных усилий по отображению форм 2D-кристаллов, выращиваемых в лабораториях по всему миру с помощью процесса, известного как химическое осаждение из паровой фазы (CVD).

"Подобно снежинкам в природе, двумерные кристаллы демонстрируют богатое разнообразие морфологии в различных условиях роста", - писали они.

Сопоставление этих уникальных кристаллических паттернов и составление карт в глобальной базе данных, наряду с рецептами для создания каждого паттерна, может открыть огромное количество информации "для понимания, диагностики и контроля процесса ССЗ и окружающей среды для роста двумерного материала", пишут исследователи.

CVD-это широко используемый процесс для создания тонких пленок, в том числе коммерчески важных материалов в полупроводниковой промышленности. В типичной реакции CVD плоский лист материала, называемый подложкой, помещается в реакционную камеру, и газы проходят через камеру таким образом, что они реагируют и образуют твердую пленку поверх подложки.

Одной из целей этой области является разработка компьютерного программного обеспечения, которое может точно предсказать свойства тонкой пленки, которая будет получена в результате смешивания конкретных газов-реагентов в конкретных условиях. Создание таких моделей осложняется как неполным пониманием физико-химических процессов, протекающих при КВД, так и наличием десятков форматов КВД-реакторов.

Каталогизация формы кристаллов, полученных в результате экспериментов CVD, могла бы предоставить материаловедам важную информацию об их синтезе, во многом так же, как минералоги извлекают ценные подсказки об истории Земли на основе изучения естественных кристаллических структур, предположили Лу и его коллеги.

"Возьмите в качестве примера красивые снежинки", - писали авторы. "Возможно, удивительным фактом для многих является то, что снежные кристаллы могут демонстрировать множество различных категорий форм, которые зависят от температуры и перенасыщения водой атмосферы, в которой они образуются."

Японский ученый Укитиро Накая, проведя обширные наблюдения снежинок как в природе, так и в лаборатории, разработал фигуру, известную как диаграмма Накая, чтобы помочь расшифровать информацию, содержащуюся в снежинках. Изучая формы снежинки и видя, где эти формы лежат на диаграмме Накайи, ученые могут определить точные атмосферные условия, которые произвели снежинку, которую Накайя поэтически назвал "письмом с неба"."

Вдохновленные работой Накайи, Лу и его коллеги создали похожую на Накайю диаграмму двумерных кристаллических паттернов, которые были получены с помощью CVD, и продемонстрировали, как она и другие морфологические диаграммы могут быть использованы для вывода подсказок о переменных процесса, таких как скорость потока газа и температура нагрева, которые создают каждый паттерн.

Благодаря достижениям в области визуализации в реальном времени и автоматизированных систем, которые могут создавать большие наборы данных кристаллических структур, авторы заявили, что существует "реальный потенциал для разработки морфологических диаграмм, чтобы стать обычной практикой и служить краеугольным камнем роста кристаллов."

 



Актуальные новости

  • Сутки
  • Неделя
  • Месяц