Изследователи от Националния изследователски ядрен университет МИФИ, като част от международен научен екип, характеризираха нов двуизмерен материал - никелов хлорид. Преди това съществуването на 2D никелов материал се смяташе за невъзможно. Работата е публикувана в научното списание Computational Materials Science.
Никелът често се използва като добавка към графен и други 2D материали: той се утаява на тяхната повърхност и проявява своите каталитични и адсорбционни свойства. Композитите на базата на никел и други метали, получени по този начин, се използват по-специално за производството и съхранението на водород, така че те са в центъра на вниманието на много изследователи, каза Константин Катин, ръководител на руската част от изследователския екип, професор в катедрата по физика на кондензираната материя в Националния изследователски ядрен университет МИФИ.
„За разлика от тези композити, които постепенно се преместват от челните редици на науката за материалите в областта на технологиите, NiCl2 съдържа никел не като добавка, а като основен елемент, така че съдържанието на никел в този материал е много високо. По този начин NiCl2 е интересен не само сам по себе си, но и като пример за никелов 2D материал, чието съществуване преди това изглеждаше невъзможно“, каза той.
Според него не е трудно да се проектират много такива хипотетични материали, а компютърното моделиране е най-добрият помощник в подобно проектиране. Помага незабавно да се отрежат невъзможни или безинтересни опции, за да се концентрират усилията върху синтеза на наистина изключителни материали.
„Работата ни възприема многомащабен подход. На първия етап бяха извършени прецизни квантово-механични изчисления, за да се опише взаимодействието на атомите в двуизмерен материал. След това бяха открити математически формули, които точно възпроизвеждат междуатомното взаимодействие, но не изискват трудоемки квантово-механични изчисления. Използвайки ги, успяхме да проведем дългосрочни симулации на молекулярната динамика на материала, да наблюдаваме неговото топене и други фазови преходи“, каза Константин Катин.
Изследователите, по-специално, откриха преходи от 2D към тръбни (1D) и клъстерни (0D) форми. Те също така изчисляват кривата напрежение-деформация и изследват здравината на листа.
„NiCl2 не е супер здрав материал като графена и някои други 2D листове. Неговият модул на Юнг се оказа приблизително три пъти по-нисък от този на известния материал MoS2. Катализаторите обаче обикновено не изпитват голямо механично напрежение, така че това няма да попречи на тяхната употреба. Точката на топене на NiCl2 е около 700 K, което е достатъчно за по-голямата част от технологичните процеси, в които участват 2D материали“, отбеляза ученият.
Материалът вече е получен от учени, но засега в малки количества, ниско качество и в ограничен брой лаборатории. Свойствата му са потвърдени експериментално и продължават активно да се изследват.
Според изследователите предложеният от тях многомащабен подход може да служи като модел за изследване на други 2D материали. В близко бъдеще те планират да го използват, за да намерят други интересни 2D материали на базата на никел.
bbabo.Net