Физика

Построена «периодическая таблица» двумерных металлов

American Physical Society/Getty Images/Indicator.Ru

Физики сделали атлас, который показывает периодичность свойств двумерных материалов. Подобная модификация есть у многих металлов. Результаты работы финских ученых опубликованы в журнале Physical Review B.

После получения в 2004 году одноатомного слоя из атомов углерода — графена — ученые изучили несколько сотен двумерных материалов, толщина которых составляет от одного до нескольких атомных слоев. Такие соединения могут обладать исключительными качествами — как механическими, так и электрическими, а также оптическими. Структура и свойства таких материалов определяются химическими связями между атомами — обычно ковалентными, как и у графена.

Недавно выяснилось, что двумерные вещества с металлическим типом связи демонстрируют многообещающие свойства в плане катализа и использования в детекторах газов. В новой работе Янне Невалаита и Пекка Коскинен из Университета Йювяскюля провели систематическое изучение двумерных материалов, которые можно получить из металлов. До этого весьма небольшое количество двумерных металлов изучалось как теоретически, так и экспериментально. Теперь теоретики при помощи подхода, основанного на функционале плотности, исследовали соединения 25 металлов — от лития до висмута.

Для каждого материала были вычислены относящиеся к структуре и механическим свойствам параметры: средняя длина связи между атомами, энергия сцепления, модуль сжатия и другие характеристики. Моделирование проводилось для трех типов кристаллических решеток, для которых нехарактерно скручивание: квадратной и шестиугольной с двумя типами упаковок. В большинстве случаев шестиугольные ячейки оказались устойчивее квадратных. Также выяснилось, что свойства двумерных металлов тесно связаны со свойствами трехмерных собратьев того же элемента, что позволяет вычислять их, используя линейное преобразование.