2021年4月1
来自Skoltech能源科学与技术中心(CEST)的科学家们开发了一种方法来模拟二维材料在压力亚博老虎机网登录下的行为。亚博网站下载这项研究将有助于制造基于硅烯或其他2D材料的压力传感器。亚博网站下载这篇论文发表在美国化学会纳米杂志
硅烯是硅的二维同素异形体，被认为是石墨烯的硅类似物。在正常状态下，体硅是一种具有金刚石晶体结构的半导体。当它变薄到一层或几层时，其特性会发生显著变化。然而，还不可能研究高压下2D材料电子性质的变化。亚博网站下载
来自俄罗斯、意大利、美国和比利时的科学家以硅烯为例，开发了一种基于量子化学的理论研究方法，研究二维材料在压力下的电子特性。亚博网站下载与碳在三维和二维状态下都是稳定的不同，硅烯是亚稳态的，很容易与环境相互作用。
“硅是块体状态的半导体，也是二维状态的金属。从理论上对单层和多层硅烯的性能进行了广泛的研究。由于相邻的硅原子之间的相互作用，硅烯是波纹状的而不是扁平的。压力的增加应该会使硅烯变平并改变其性能，但这种效果还不能通过实验进行研究。”斯科尔特科技公司的研究科学家克里斯蒂安·坦塔迪尼解释道。
在大多数情况下，实验工具沿着垂直于材料平面的轴向施加压力，同时在二维材料的平面内方向产生压缩。因此，测量结果很难准确，所以目前建模似乎是唯一可行的方法。
“在我们的案例中，一种新的理论方法是唯一的解决方案。由于压力只沿一个方向施加，我们模拟了材料的压缩，并试图找出在不同压力下，硅原子的电子结构、排列和杂化发生变化的原因，以及为什么层会变平。”Skoltech高级研究科学家亚历山大·克瓦什宁评论道。
准确预测硅烯或其他2D材料在压力下的行为将使硅烯成为压力传感器的一个有希望的候选材料。将硅烯置于传感器内部时，可以根据材亚博网站下载料对压缩的反应来帮助确定压力。例如，这种传感器可用于对压力控制要求较高的钻机中，以在不损坏设备的情况下增加钻井力。app亚博体育
“我们在建模研究中使用硅烯来测试这种方法，这种方法也适用于其他2D材料，包括已经在零压力下制造和广泛使用的更稳定的材料。”亚博网站下载斯科尔泰克大学客座教授、比利时卢万天主教大学教授泽维尔·冈兹（Xavier Gonze）说。
资料来源：https://www.skoltech.ru/en