Композитные материалы с нетипичной для природы структурой – будущее приборостроения, считают учёные. Российским инженерам удалось предсказать создание целого ряда композитов на основе соединений металлов и хлора

Учёные из Института проблем машиноведения (ИПМаш) РАН в Санкт-Петербурге и Уфимского университета науки и технологий провели успешное моделирование нескольких перспективных двумерных хлоридов металлов. Эти материалы, в будущем, могут стать основой для новых промышленных композитов. Исследователи использовали суперкомпьютер для изучения свойств этих теоретически возможных хлоридов. Научный сотрудник ИПМаш РАН, Степан Щербинин, поделился этой информацией со ссылкой на статью в журнале The Journal of Physical Chemistry Letters.

Ранее уже проводились исследования различных двумерных хлоридов металлов, включая NiCl2, VCl2, ZnCl2, CdCl2, MnCl2 и FeCl2. В новом исследовании был рассмотрен хлорид магния, MgCl2, а также материал 2D Zn2VN3. Основной критерий выбора материалов состоял в их перспективных свойствах для оптоэлектронных приложений. Учёные обнаружили, что эти двумерные материалы обладают минимальной толщиной и уникальными свойствами, что делает их привлекательными для создания сложных структур, необходимых в промышленности, особенно в передовой микроэлектронике, для миниатюрных, но высокопроизводительных устройств.

Один из эффективных способов предсказать синтез нового материала — это компьютерное моделирование на основе теории функционала плотности. Эта теория позволяет учёным создавать математические модели материалов, максимально приближенные к физическим объектам. Это трудоёмкий процесс, который требует мощных вычислительных ресурсов, но приносит высокоточные результаты. Опыт прошлых лет показывает, что материалы, предсказанные с помощью такого моделирования, впоследствии успешно синтезируются. В рамках исследования учёным необходимо знать атомную структуру материала, чтобы правильно моделировать его и предсказывать физические свойства.

Учёные выбрали несколько двумерных хлоридов металлов, включая никель, ванадий, цинк, кадмий, марганец, железо и магний, а также тройной нитрид цинка, для изучения возможности их синтеза и реальных свойств. Исследователи оценили устойчивость этих материалов к механическим и температурным воздействиям и пришли к выводу, что они обладают высокой целостностью и устойчивы к дефектам. В рамках сотрудничества с другими лабораториями и предприятиями учёные планируют синтезировать предсказанные материалы и применить их в высокотехнологичных производствах. Они также продолжат исследовать другие перспективные материалы и отбирать наиболее перспективные из них.

Источник: Ferra