ТАСС, 31 марта. Ученые разработали метод моделирования изменения двумерных материалов под давлением. Это поможет в создании датчиков давления, пишет пресс-служба Сколковского институт науки и технологий. Статью с описанием метода опубликовал научный журнал ACS Nano,
"Возможность точно предсказывать поведение двумерных материалов (в данном случае силицена) под давлением позволит в перспективе создать сенсоры давления на его основе. Так как, расположив его внутри сенсора, по отклику материала на сжатие можно будет судить о давлении. Такие сенсоры могут найти применение в буровых установках, где важно контролировать давление, чтобы увеличивать силу бурения без порчи оборудования", – говорится в сообщении.
Силицен – похожая на графен модификация кремния. В обычном состоянии кристалл кремния является полупроводником с алмазной структурой, однако при уменьшении толщины кристалла до одного или нескольких слоев его свойства сильно изменяются. Однако для "двумерных" материалов пока не существует возможности исследовать изменение их электронных свойств с изменением давления.
Как пояснили авторы работы, при использовании экспериментального оборудования для создания давления на материал по оси, перпендикулярной к плоскости самого материала, в то же время будет происходить и сжатие в плоскости, поэтому эксперимент не будет чистым и точных измерений не получится. Для решения этой проблемы ученые разработали способ теоретического исследования электронных свойств двумерных материалов под давлением при помощи квантовой химии.
"В данном случае разработка нового теоретического подхода была единственным выходом из ситуации. Мы теоретически моделируем давление в одном направлении, и в процессе сжатия изучаем, как меняется электронная структура атомов кремния, их гибридизация при различных давлениях, как перестраивается атомная структура и как слои становятся плоскими и одновременно можем понять почему это происходит", – рассказал один из авторов исследования, старший научный сотрудник Сколковского института науки и технологий Александр Квашнин.
По словам ученых, силицен в исследовании выступил модельным объектом для апробирования метода. Однако новый способ может подойти и для моделирования других двумерных материалов, в том числе и тех, которые более стабильны и в настоящее время уже активно производятся и используются.