Skoltech 的科學(xué)家模擬了范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的納米氣泡的行為以及被困在氣泡內(nèi)的物質(zhì)的行為。未來(lái)，新模型將有助于獲得納米級(jí)物質(zhì)的狀態(tài)方程，為從具有大量微孔和納米孔的巖石中提取碳?xì)浠衔镩_(kāi)辟新的機(jī)會(huì)。研究結(jié)果發(fā)表在《化學(xué)物理學(xué)雜志》上。

范德華納米結(jié)構(gòu)對(duì)于研究體積從 1 立方微米到幾立方納米的最小樣品具有很大的希望。這些二維材料的原子級(jí)薄層，例如石墨烯、六方氮化硼(hBN) 和過(guò)渡金屬的二硫?qū)倩?，僅通過(guò)弱范德華相互作用結(jié)合在一起。在兩層之間插入樣品將上層和底層分開(kāi)，使上層抬起以形成納米氣泡。生成的結(jié)構(gòu)隨后將可用于透射電子和原子力顯微鏡，從而深入了解氣泡內(nèi)的物質(zhì)結(jié)構(gòu)。

范德華納米氣泡內(nèi)的物質(zhì)表現(xiàn)出的特性非常不尋常。例如，被困在納米氣泡中的水的介電常數(shù)降低了 10 倍，并腐蝕了鉆石表面，這是正常條件下永遠(yuǎn)不會(huì)發(fā)生的事情。氬氣通常以液態(tài)形式存在，當(dāng)大量存在時(shí)，如果被困在半徑小于 50 納米的非常小的納米氣泡中，則可以在相同的壓力下變成固態(tài)。

由 Skoltech 設(shè)計(jì)、制造和材料中心 (CDMM) 的 Iskander Akhatov 教授領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家們建立了一個(gè)納米氣泡的通用數(shù)值模型，該模型有助于預(yù)測(cè)特定熱力學(xué)條件下氣泡的形狀，并描述困在其中的物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)。

“在實(shí)際意義上，范德華結(jié)構(gòu)中的氣泡最常被認(rèn)為是實(shí)驗(yàn)者渴望擺脫的缺陷。然而，從應(yīng)變電子學(xué)的角度來(lái)看，氣泡會(huì)產(chǎn)生應(yīng)變，其對(duì)電子結(jié)構(gòu)的影響可以Skoltech 的高級(jí)研究科學(xué)家 Petr Zhilyaev 說(shuō)：“它們可用于制造實(shí)用的設(shè)備，例如晶體管、邏輯元件和 ROM。”

“在我們最近的研究中，我們創(chuàng)建了一個(gè)模型，該模型描述了扁平納米氣泡僅在亞納米尺寸范圍內(nèi)呈現(xiàn)的特定形狀。我們發(fā)現(xiàn)這些納米結(jié)構(gòu)的垂直尺寸只能采用可被捕獲的分子尺寸整除的離散值。在此外，該模型能夠通過(guò)控制系統(tǒng)溫度和材料的物理化學(xué)參數(shù)來(lái)改變納米氣泡的大小，”高級(jí)研究科學(xué)家 Timur Aslyamov 說(shuō)。

標(biāo)簽： 納米氣泡