Sarah Hansen, Merilend Universiteti Baltimore County

Gaby Clark tərəfindən redaktə edilmişdir , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriCuBiP ₂ Se ₆ c-oxu (sol) və a*-oxu (sağ) boyunca görünüşlə. Vizual aydınlıq üçün Cu-Bi bağları buraxılmışdır. Şəkildə göstərilən hər bir Cu ionu təxminən bərabər qismən işğalı təmsil edir. Kəsik mavi xətt Cu təhrifində Bi sahəsinə doğru nümunəni vurğulamaq üçün mövcuddur. Kredit: Materiallar Kimyası (2025). DOI: 10.1021/acs.chemmater.5c00678

Faydalı xassələri olan yeni materialların tapılması materialşünaslar üçün əsas məqsəddir və texnologiyanı təkmilləşdirmək üçün əsasdır. Cari tədqiqatın maraqlı sahələrindən biri 2D materiallarıdır – yalnız bir neçə atom təbəqəsindən ibarət super nazik maddələr növbəti nəsil elektron cihazları gücləndirə bilər. Maryland Baltimore County Universitetinin (UMBC) tədqiqatçıları yeni bir araşdırmada elektronikanı dəyişdirə biləcək 2D materialları proqnozlaşdırmaq üçün yeni bir üsul inkişaf etdirdilər. Nəticələr iyulun 7-də Chemistry of Materials jurnalında dərc olunub .

Təsəvvür edin ki, o qədər nazik bir vərəq bir neçə atom qalınlığındadır və 2D materialları belədir. Kimsə onların kövrək olacağını düşünə bilər, lakin bu materiallar həqiqətən inanılmaz dərəcədə güclü ola bilər və ya elektrik cərəyanını unikal üsullarla keçirə bilər. Onlar van der Waals bağları adlanan zəif qüvvələr tərəfindən bir yerdə saxlanılır, bu da materialların stres altında qırılmadan bir qədər deformasiyasına imkan verir. Bu 2D materialların yığılmış təbəqələri bir-birinin yanından sürüşərək kövrəkliyi daha da azalda bilər.

UMBC Ph.D Peng Yanın rəhbərlik etdiyi tədqiqat qrupu. kimya üzrə namizəd və UMBC-də kimya və biokimya üzrə dosent Cozef Bennet van der Waals laylı fosfokalkogenidlər adlı 2D material növünə diqqət yetirdi. Bu materialların bəziləri ferroelektrikdir, yəni onlar müəyyən bir istiqamətdə elektrik yükünü saxlaya bilirlər və sonra istiqamət əmrlə tərsinə çevrilə bilər – bir növ kiçik, geri çevrilən batareyalar kimi. Bəzi ferroelektrik materiallar da maqnitdir, maqnit sahəsi tətbiq edildikdə oxşar şəkildə davranır. Bu birləşmə onları yaddaş cihazları və sensorlar kimi qabaqcıl elektronika üçün ideal edir.

“Bu tip quruluşa malik yalnız iki tanınmış 2D van der Waals ferroelektrik materialı var” dedi Bennett, “ona görə də biz özümüzdən soruşurduq ki, başqaları harada gizlənə bilər?” Yeni nəşr onların bu suala cavabıdır.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=308666314&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=11&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1753249900&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-07-method-2d-materials-generation-electronics.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM4LjAuNzIwNC4xNTgiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siTm90KUE7QnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzOC4wLjcyMDQuMTU4Il0sWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTM4LjAuNzIwNC4xNTgiXV0sMF0.&dt=1753249900197&bpp=1&bdt=36663&idt=77&shv=r20250721&mjsv=m202507210101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1753166589%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1753166589%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3D1241933dda87baba%3AT%3D1750839581%3ART%3D1753166590%3AS%3DAA-AfjZwPuiSAour3k16ZA1JtXua&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=2231482721996&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=1898&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=4600&eid=31093516%2C31093519%2C31093577%2C95332927%2C95362656%2C95365881%2C95366913%2C95359266%2C31093566%2C95366850%2C95366364&oid=2&pvsid=4679966507085419&tmod=1691608682&uas=3&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeE%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&fsb=1&dtd=81

Yeni materiallar üçün xəzinə xəritəsi

Tədqiqatçılar yeni material namizədlərini üzə çıxarmaq üçün verilənlərin öyrənilməsi, kompüter modelləşdirməsi və struktur analizinin qarışığından istifadə etdilər (çünki yalnız müəyyən formalı materiallar elektronikada istifadə üçün əlverişlidir).

“Biz bu materialları proqnozlaşdırmaq üçün bir sıra kimyəvi dizayn qaydaları hazırladıq ki, bu da yeni funksional materialların kəşfini əhəmiyyətli dərəcədə sürətləndirə bilər”, – tədqiqatın birinci müəllifi Yan deyib.

Bennett ilə işləyən bakalavr Coşua Birenzvige potensial materialları xassələrinə görə çeşidləməyə kömək edən Python skriptinin hazırlanmasında mühüm rol oynayıb və komandanın irəliləyişini sürətləndirib. Mona Layegh, Ph.D. Bennett qrupunun namizədi, eyni zamanda yeni qəzetdə həmmüəllifdir.

Tədqiqatçılar məlum kristal strukturların böyük kolleksiyası olan Qeyri-üzvi Kristal Struktur Məlumat Bazasını qazmaqla başladılar. Sonra onlar diaqramlarda perspektivli yeni materialların gizlənə biləcəyi sahələri tapmaq üçün kvant struktur diaqramlarından istifadə etdilər – bu materialları bir-biri ilə necə əlaqəli olduqlarına, atom xüsusiyyətlərinə görə təyin edən qrafikə uyğunlaşdırdılar.

“Elektronmənfilik və radiusdakı fərqlər kimi əsas parametrləri təhlil edərək, biz istədiyimiz xüsusiyyətlərə malik olan materialları olmayanlardan ayıra bildik” dedi Bennett. Elektromənfilik atomun elektronları nə qədər güclü cəlb etdiyini ölçür və atomun radiusu onun mərkəzindən elektron buludunun xarici kənarına qədər olan məsafədir.Chemistry of Materials jurnalında dərc edilmiş yeni bir araşdırmadan Şəkil 1, tədqiqat qrupunun alqoritminin 2D materialları kimi potensial istifadə üçün əlverişli xüsusiyyətlərə malik olduğunu müəyyən etdiyi atom strukturlarının nümunələrini göstərir. Onların araşdırması 83 mümkün yeni material tapıb, bəziləri artıq laboratoriyada uğurla sintez edilib. Kredit: Yan, P. et al.

“Bu kvant struktur diaqramları bir xəzinə xəritəsi kimi fəaliyyət göstərir” dedi Bennet, “bizi yeni, sabit 2D materialların mövcud ola biləcəyi kimyəvi məkan bölgələrinə istiqamətləndirir.”

Onların nəticələri texnoloji sənayedə hazırlana və istifadə oluna bilən 83 potensial yeni materialı göstərdi və məlum ferroelektrik materialların sayını inanılmaz dərəcədə artırdı.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .

Kompüterdən laboratoriya skamyasına qədər

Kompüter əsaslı analizdən sonra komanda işlərini bir addım da irəli apardı. UMBC tədqiqatçıları Merilend Universitetində, College Parkda (UMD) Ryan Stadel, Peter Zavalij və Efrain Rodriguez ilə əməkdaşlıq etdilər, onlar laboratoriyada proqnozlaşdırılan bəzi materialları hazırladılar və sınaqdan keçirdilər. Onların işi sübut etdi ki, UMBC proqnozları yeni materiallarla eksperimentlərə rəhbərlik etmək üçün istifadə edilə bilər.

“Hansı kompozisiyaların sabit, funksional materiallar meydana gətirə biləcəyini təxmin edə bilmək bizə laboratoriyada böyük bir başlanğıc verir” dedi Bennett. “Bu, hələ hazırlanmamış materiallar üçün reseptlər kitabına sahib olmaq kimidir, bu da vaxt və resurslara qənaət edir.”

Bu yeni materiallar elektron sənayeni əhəmiyyətli dərəcədə inkişaf etdirərək, real dünya istifadələrində parlaya bilər. Məsələn, onlar enerji söndürüldükdən sonra məlumatları saxlaya bilən yaddaş qurğuları, müəyyən maddələrin kiçik miqdarını aşkar edən kiçik sensorlar və ya telefonunuzun batareyasını daha uzun müddət saxlayan az enerjili komponentlər yaratmağa kömək edə bilər. Bu mülklərə texnologiya sənayesində və ABŞ hökumətində yüksək tələbat var.

Maraqlı kəşf gələcəyi

“Mən həyəcanlıyam, çünki iş gələcək nəsil elektron materialların dizaynını potensial olaraq sürətləndirən, perspektivli funksional xassələrə malik yeni 2D materialların aşkar edilməsi üçün uğurlu məlumatlara əsaslanan yanaşma nümayiş etdirir” dedi Yan.

Bundan sonra komanda bu 83 materialı daha dərindən araşdırmaq üçün yüksək məhsuldarlıq sıxlığı funksional nəzəriyyə modelləşdirmə adlanan mürəkkəb kompüter simulyasiyasından istifadə edəcək. Onlar ferroik xüsusiyyətlərini və onların necə asanlıqla hazırlana biləcəyini yoxlayacaqlar. Üstəlik, onlar laboratoriyada materialların sintezi və tədqiqi üçün UMD ilə əməkdaşlığı davam etdirəcək, onların xüsusi xassələrini təsdiqləmək və xüsusi tətbiqlər üçün onları tənzimləyəcəklər.

Tədqiqat mühəndislərin elektronikanı necə qurduğunu dəyişdirə biləcək materiallara yol açan irəliyə doğru böyük bir addımdır – ordu üçün sensorlardan tutmuş, yolda olan tələbələr üçün daha uzun ömürlü noutbuk və planşetlərə qədər.

Daha çox məlumat: Peng Yan et al, Data-Enabled Discovery of Two-Dimensional van der Waals Layered Fosphochalcogenides, Chemistry of Materials (2025). DOI: 10.1021/acs.chemmater.5c00678

Jurnal məlumatı: Materialların Kimyası 

Merilend Universiteti Baltimore County tərəfindən təmin edilmişdir