Суперкомпьютеры позволяют изучать свойства еще не созданных 2D-материалов
В новом исследовании о котором повествует статья в ACS Applied Materials and Interfaces, сотрудники Мэрилендского университета в Балтиморе (UMBC) применили передовые методы компьютерного моделирования, чтобы предсказать свойства 2D-материалов, еще не существующих в реальности.
"Обычно мы стараемся опережать экспериментаторов на пять или около того лет", - говорит Дэниел Вайнс (Daniel Wines), участник группы доцента физики Кэна Атаки (Can Ataca). А это, время, усилия и деньги, которые они не потратят на тупиковые направления, получив возможность сосредоточиться на перспективных исследованиях.
В статье основное внимание уделяется стабильности и свойствам 2D-материалов, называемых нитридами III группы. Это соединения азота с элементами III группы Периодической таблицы, в которую входят алюминий, галлий, индий и бор.
Вайнс и Атака моделировали сплавы, включающие азот и два различных элемента III группы. В частности, предсказали свойства материалов, состоящих в основном из алюминия, но с добавлением некоторого количества галлия, или из галлия с добавкой индия.
Такие комбинированные материалы могут иметь промежуточные свойства, которые представят интерес для некоторых приложений. Например, регулирование этим способом длины волны поглощаемого света позволит улучшить эффективность работы солнечных батарей. "Возможность настройки свойств - это главная мотивация для экспериментов со сплавами", - пишет Вайнс.
Кроме того, как установили авторы, "при определенных концентрациях термоэлектрические свойства сплавов лучше, чем у основных нитридов III группы".
Не все сплавы оказались стабильными. Это касается прежде всего смесей алюминия с бором в любых соотношениях. Однако, пять разных соотношений алюминия с галлием продемонстрировали в симуляциях на суперкомпьютере хорошую устойчивость.
"Мы используем основы квантовой механики для создания этих свойств. Это значит, что у нас нет экспериментальных предубеждений, - говорит Атака. - Так что это надежный подход".
В другой статье, вышедшей почти одновременно с первой в том же журнале, Атака и другие авторы, основываясь на результатах детального моделирования и фундаментальных экспериментальных исследований, предоставили рекомендации для успешной интеграции новых 2D-материалов в традиционные архитектуры электронных устройств.
