Суперкомпьютер помог ученым изучить свойства двумерных материалов
Это позволит эффективнее проводить физические эксперименты.
Исследования в области материаловедения не ограничиваются физическими опытами; чтобы лучше понять и улучшить материалы, исследователи изучают их свойства в атомном масштабе и в экстремальных условиях. В результате, ученые все больше полагаются на моделирование, чтобы дополнить или обосновать эксперименты по изучению свойств и поведения материалов.
Группа исследователей под руководством Аркадия Крашенинникова, физика Центр им. Гельмгольца Дрезден-Россендорф, сотрудничающая с экспериментаторами для ответа на фундаментальные вопросы о свойствах материалов, недавно совершила прорыв - они в реальном времени смогли наблюдать поведение атомов лития, помещенных между двумя листами графена. Графеновый лист - это двумерный материал, толщина которого составляет всего один атом.
Имея доступ к супервычислительным ресурсам, они смогли использовать производительный центр Штутгарта для моделирования, подтверждения и расширения экспериментальных данных команды. Результаты совместной работы появились в журнале Nature.
«2D-материалы обладают полезными и захватывающими свойствами, они могут быть использованы для самых разных экспериментов в дальнейшем», - отмечает Крашенинников. «Двумерные материалы находятся на переднем крае исследования материалов».
Для лучшего понимания 2D-материалов, исследователи подвесили небольшие тонкие кусочки материала, чтобы затем проецировать на него высокоэнергетический электронный луч, создавая увеличенное изображение материала. Так экспериментаторы смогли лучше структурировать и оценивать положение атомов и их расположение в материале.
Высокоэнергетический луч может не только помочь исследователям наблюдать за материалами, но и изучить их электронные свойства. Кроме того, ученые могут использовать электроны для «выбивания» отдельных атомов из материала, чтобы увидеть, как изменяется его поведение в зависимости от структурных изменений.
Моделирование позволяет исследователям увидеть атомную структуру материала под разными углами, а также ускоряет процесс разработки новых материалов исключительно экспериментальным путем.
Так ученые впервые в режиме реального времени смогли наблюдать, как ведут себя атомы лития, помещенные между двумя листами графена, и с помощью симуляций получить представление о том, как расположены атомы. Ранее предполагалось, что при таком расположении литий будет структурирован как единый атомный слой.
Смотрите также:
Ученые научились управлять химическим составом наночастиц