Новое исследование для ускорения массового производства 2D материалов, таких как графен, MOS2

Новое исследование для ускорения массового производства 2D материалов, таких как графен, MOS2

Ученые по материалам из Университета Райса и Университета Пенсильвании призывают к коллективным глобальным усилиям по ускорению массового производства двумерных материалов, таких как графен и дисульфид молибдена.

В одной из перспективных статей, опубликованных в Интернете в Материалы сегодня главный редактор журнала Джун Лу и его коллеги обосновывают коллективные усилия, направленные на решение исследовательских задач, которые могли бы расчистить путь для крупных Массовое производство 2D материалов.

Лу и коллеги из Райс материаловедов Мин Тан, Цзин Чжан и Фан Ван присоединились к Вивеку Шеной из Penn, чтобы описать потенциальное преобразование в технологии 2D материалов, которое может быть результатом систематических усилий сообщества по составлению карты форм 2D кристаллов, которые в настоящее время используются. выращен в лабораториях по всему миру с помощью процесса, известного как химическое осаждение из паровой фазы (CVD).

«Подобно снежинкам в природе, 2D кристаллы демонстрируют богатое разнообразие морфологий при различных условиях роста», они писали.

Картирование этих уникальных кристаллических паттернов и составление карт в глобальной базе данных, наряду с рецептами для создания каждого паттерна, могло бы открыть огромное количество информации "для понимания, диагностики и контроля процесса CVD и среды для роста 2D материала. , « исследователи написали.

CVD является широко используемым процессом для создания тонких пленок, включая коммерчески важные материалы в полупроводниковой промышленности. В типичной CVD-реакции в реакционную камеру помещают плоский лист материала, называемый субстратом, и газы протекают через камеру таким образом, что они реагируют и образуют твердую пленку на субстрате.

Одной из задач в данной области является разработка компьютерного программного обеспечения, которое может точно прогнозировать свойства тонкой пленки, которая будет результатом смешивания определенных газов-реагентов при определенных условиях. Создание таких моделей осложняется как неполным пониманием физических и химических процессов, происходящих во время сердечно-сосудистых заболеваний, так и существованием десятков форматов реакторов сердечно-сосудистых заболеваний.

Каталогизация формы кристаллов, полученных в результате CVD-экспериментов, могла бы предоставить ученым-материаловедам важную информацию об их синтезе, во многом аналогично тому, как минералогисты получают ценные подсказки об истории Земли на основе изучения природных кристаллических структур, Лу и его коллеги. предложил.

«Возьмите красивые снежинки в качестве примера», авторы написали. «Возможно, для многих удивительным фактом является то, что снежные кристаллы могут проявлять множество различных категорий форм, которые зависят от температуры и пересыщения воды в атмосфере, в которой они образовались».

Японский ученый Укичиро Накая, проведя обширные наблюдения снежинок как в природе, так и в лаборатории, разработал фигуру, известную как диаграмма Накая, чтобы помочь расшифровать информацию в снежинках.

Исследуя фигуры в снежинке и видя, где эти фигуры лежат на диаграмме Накая, ученые могут определить точные атмосферные условия, из-за которых возникла снежинка, которую Накая поэтически называет «письмом с неба».

Вдохновленный работой Накая, Лу и его коллеги создали диаграмму, напоминающую Накая, двумерных кристаллических структур, полученных с помощью ХОПФ, и продемонстрировали, как она и другие морфологические диаграммы могут быть использованы для определения параметров процесса, таких как скорость потока газа и нагрев температуры, которые привели к каждой модели.

Благодаря достижениям в области визуализации в реальном времени и в автоматизированных системах, 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». «

Лу, Тан, Чжан и Ван являются членами Отдела материаловедения и наноинженерии Райс. Лу – профессор и доцент кафедры. Тан является доцентом. Чжан – постдокторант, а Фанг – аспирант. Шеной – заслуженный профессор науки и техники в области материаловедения Эдуардо Д. Гландт из Пенна.

Исследование было поддержано Фондом Уэлча (C-1716), Национальным научным фондом (IIP-1539999) и Министерством энергетики (DE-SC0019111).

Источник: https://www.rice.edu/

Source link