Jyväskylän yliopiston nanotiedekeskuksen tutkijat ovat onnistuneet löytämään periaatteet, joilla hauraiden metalleenien vakauden voi maksimoida.
Metalleenit ovat äärimmäisen ohuita metalleja, joiden ainutlaatuiset ominaisuudet tekevät niistä erittäin lupaavia nanokoon sovelluksiin.
Niiden valmistusta on kuitenkin hankaloittanut metallisidoksista johtuva taipumus epävakauteen.
Tutkijoiden mukaan metalleeneja voidaan hyödyntää muun muassa edistyneessä elektroniikassa, energian varastoinnissa, antureissa, katalyysissa ja biolääketieteessä.
Jyväskyläläistulokset julkaisi Nanoscale-lehti.
Geometria ratkaisee
Tutkimusryhmä käytti metalleenien rajapintojen systemaattiseen mikroskooppiseen analysointiin laskennallista menetelmää, kertoo ryhmää johtanut professori Pekka Koskinen.
Tehokas lähestymistapa yhdisti kvanttimekaanisen mallinnuksen ja edistyksellisen koneoppimismallin. Tutkijat analysoivat kaikkiaan 1 080 grafeeni-metalleenirajapinnan ominaisuudet.
”Havaitsimme, että rajapinnan vakaus nojaa sileisiin, hyvin yhteensopiviin geometrioihin”, kertoo teoreettiset simulaatiot tehnyt tutkijatohtori Mohammad Bagheri.
”Tällaiset siistit rajapinnat kestävät tehokkaasti virheitä ja mekaanista rasitusta, kun taas epäsäännölliset rajat tuovat epävakautta.”
Vankimpia siirtymämetallit
Tutkijat havaitsivat myös, että kaikkein vankimmat rajapinnat muodostuivat yleensä siirtymämetalleista.
Lisäksi tutkimus vahvisti koneoppimismallien käytön atomitasolla tapahtuvan rajapinnan käyttäytymisen ennustamisessa.
Näin saatiin lisätyökalu uusien materiaalien suunnittelun ja rakenneseulonnan nopeuttamiseen.
”Tämä systemaattinen ymmärrys tarjoaa hyödyllisiä geometrisia nyrkkisääntöjä vakauden saavuttamiseksi”, Koskinen tiivistää.
Nyrkkisääntöjen avulla saadaan aikaan paitsi entistä vankempia myös entistä isompia metalleenirakenteita.
Tilaa Kemiamedian uutiskirje!
Tilaajana saat sähköpostiisi kerran viikossa kiinnostavimmat uutiset ja tiedot alan tapahtumista ja työpaikoista. Osallistut samalla arvontaan!
