Poznać właściwości cudownych materiałów
Posiadający grubość jednego atomu grafen jest najcieńszym ze znanych materiałów. Jest on niewiarygodnie wytrzymały i posiada niezwykłe właściwości, które mogą zrewolucjonizować takich różne dziedziny, jak elektronika, fotowoltaika czy medycyna. h-BN to kolejny obok powszechnie badanego grafenu dwuwymiarowy materiał, posiadający formę folii o grubości jednego atomu. W ramach finansowanego ze środków UE projektu MESCD naukowcy przeprowadzili analizy teoretyczne szeregu różnych właściwości tych dwóch materiałów. W pracach wykorzystano teorię funkcjonału gęstości, wielkoskalowe modelowanie atomowe, teorię sprężystości oraz symulacje przy użyciu dynamiki molekularnej. Uczeni badali podstawowe i zaawansowane mechanizmy rozkładu odkształceń wynikającego z niejednorodnych naprężeń trójosiowych, a następnie przeanalizowali dostrajanie ich pasma wzbronionego. Badania dotyczyły także polaryzacji elektronicznej jedno- i wielowarstwowych płatków grafenu i h-BN. Symulacje uwodnionego grafenu ujawniły, że jego falowanie termiczne jest całkowicie różne od grafenu i h-BN. Przedmiotem badań były też właściwości dotyczące topnienia płatków grafenu oraz fluorowanego grafenu. Naukowcy przygotowali wykres faz termodynamicznych dla fluorowanego grafenenu, w którym ważną zmienną był stosunek liczby atomów węgla i fluoru. W oparciu o teorię sprężystości naukowcy wyjaśnili ultraniską częstotliwość wolnego grafenu przy oddziaływaniu z końcówką tunelowego mikroskopu skaningowego. Na koniec zbadano energię van der Waalsa gromadzoną między warstwą grafenu a podłożem z h-BN. Projekt MESCD przyczynił się do znacznie lepszego poznania niezwykłych właściwości tych dwuwymiarowych kryształów o grubości jednego atomu. Wyniki projektu opisano w czasopismach naukowych.
