_ Oamenii de știință dezvoltă nou sistem de înregistrare a sintezei de cristale 2D în timp real

Oamenii de știință în materie de materiale de la Universitatea Rice fac lumină asupra proceselor complexe de creștere a cristalelor 2D, deschizând calea pentru sinteza controlată a acestor materiale cu o precizie fără precedent.

Materiale bidimensionale, cum ar fi grafenul și disulfura de molibden (MoS2) prezintă proprietăți unice care sunt foarte promițătoare pentru aplicații în electronică, senzori, stocare de energie, biomedicină și multe altele. Cu toate acestea, mecanismele lor complexe de creștere - există corelații inconsecvente între modul în care condițiile de creștere afectează formele cristalelor - au reprezentat o provocare semnificativă pentru cercetători.

O echipă de cercetare de la Școala de Inginerie George R. Brown din Rice a abordat această provocare prin dezvoltarea unui sistem de depunere chimică în vapori (CVD) miniaturizată personalizat, capabil să observe și să înregistreze creșterea cristalelor de MoS2 2D în timp real. Lucrarea este publicată online în jurnalul Nano Letters.

Prin utilizarea unor algoritmi avansati de procesare a imaginilor și de învățare automată, cercetătorii au reușit să extragă informații valoroase din filmările în timp real, inclusiv capacitatea de a prezice condițiile necesare pentru a crește cristale de MoS2 foarte mari, cu un singur strat.

Coautorul studiului, Jun Lou, profesor și președinte asociat al Departamentului de Știința Materialelor și Nanoinginerie de la Rice, a declarat că această abordare interdisciplinară reprezintă o abordare semnificativă. pas înainte în domeniul sintezei scalabile a materialelor 2D.

„Combinând observațiile experimentale în timp real cu tehnici de ultimă oră de învățare automată, am demonstrat potențialul de a prezice și controla creșterea cristalelor 2D cu acuratețe excelentă”, a spus Lou.

Descoperirile echipei de cercetare au implicații de anvergură pentru viitorul materialelor 2D. Impulsați de succesul lor cu MoS2, cercetătorii cred că abordarea lor poate fi extinsă la alte materiale 2D și heterostructuri, oferind o platformă puternică pentru proiectarea și proiectarea materialelor 2D de ultimă generație cu proprietăți personalizate.

„De exemplu. , în electronică, capacitatea de a sintetiza robust cristale 2D precum MoS2 la scară ar putea duce la dispozitive mai rapide și mai eficiente”, a spus Lou. „În senzori, ar putea duce la dispozitive mai sensibile și mai selective.”

„Această cercetare este un pas important către realizarea întregului potențial al materialelor 2D și deschide calea pentru dezvoltarea de tehnologii inovatoare care ar putea revoluționa. o gamă largă de industrii”, a spus Ming Tang, profesor asociat de știința materialelor și nanoinginerie și coautor al studiului.

Jing Zhang, alături de Lou și Tang, în studiul de la Departamentul Rice de Știința Materialelor și Nanoinginerie , Tianshu Zhai, Faizal Arifurrahman, Yuguo Wang, Andrew Hitt, Zelai He, Qing Ai, Yifeng Liu, Chen-Yang Lin și Yifan Zhu.

(Fluierul)