Los científicos de materiales de la Universidad Rice y la Universidad de Pensilvania están pidiendo un esfuerzo colectivo y global para acelerar la producción en masa de materiales 2D como el grafeno y el disulfuro de molibdeno.
en un artículo en perspectiva publicado en línea en Materiales de hoy , el editor en jefe de la revista, Jun Lou, y sus colegas abogan por un esfuerzo colectivo enfocado para abordar los desafíos de investigación que podrían despejar el camino para la producción en masa a gran escala de materiales 2D.
Lou y sus compañeros científicos de materiales de Rice Ming Tang, Jing Zhang y Fan Wang se unieron a Vivek Shenoy de Penn para describir la transformación potencial en la tecnología de materiales 2D que podría resultar de un esfuerzo sistemático en toda la comunidad para mapear las formas de los cristales 2D que se están cultivandoen laboratorios de todo el mundo a través de un proceso conocido como deposición química de vapor CVD.
"Al igual que los copos de nieve en la naturaleza, los cristales 2D exhiben una rica variedad de morfologías bajo diferentes condiciones de crecimiento", escribieron.
Mapear estos patrones de cristal únicos y compilar los mapas en una base de datos global, junto con las recetas para crear cada patrón, podría desbloquear una gran cantidad de información "para comprender, diagnosticar y controlar el proceso de CVD y el entorno para el crecimiento de material 2D", los investigadoresescribió.
CVD es un proceso comúnmente utilizado para crear películas delgadas, incluidos materiales comercialmente importantes en la industria de los semiconductores. En una reacción típica de CVD, una hoja plana de material llamada sustrato se coloca en una cámara de reacción y los gases fluyen a través de la cámara ende tal manera que reaccionen y formen una película sólida sobre el sustrato.
Uno de los objetivos del campo es desarrollar software de computadora que pueda predecir con precisión las propiedades de una película delgada que resultará de la mezcla de gases reactivos específicos en condiciones específicas. La creación de tales modelos es complicada por una comprensión incompleta de los aspectos físicos y químicosprocesos que tienen lugar durante CVD y por la existencia de decenas de formatos de reactores CVD.
Catalogar la forma de los cristales producidos por experimentos de CVD podría proporcionar a los científicos de materiales información importante sobre su síntesis, de la misma manera que los mineralogistas recuperan pistas valiosas sobre la historia de la Tierra basándose en el examen de estructuras cristalinas naturales, sugirieron Lou y sus colegas.
"Tomemos los hermosos copos de nieve como ejemplo", escribieron los autores. "Un hecho quizás sorprendente para muchos es que los cristales de nieve pueden exhibir muchas categorías diferentes de formas, que dependen de la temperatura y la sobresaturación de agua de la atmósfera en la que se encuentran.formado."
El científico japonés Ukichiro Nakaya, a través de extensas observaciones de copos de nieve tanto en la naturaleza como en el laboratorio, desarrolló una figura conocida como el diagrama de Nakaya para ayudar a descifrar la información en los copos de nieve. Al examinar las formas en un copo de nieve y ver dónde se encuentran esas formasen el diagrama de Nakaya, los científicos pueden determinar las condiciones atmosféricas exactas que produjeron el copo de nieve, al que Nakaya se refirió poéticamente como "una carta del cielo".
Inspirándose en el trabajo de Nakaya, Lou y sus colegas crearon un diagrama similar a Nakaya de patrones de cristal 2D que se han producido a través de CVD y demostraron cómo este y otros diagramas de morfología podrían usarse para inferir pistas sobre variables de proceso como tasas de flujo de gas y temperaturas de calentamiento.que produjo cada patrón.
Gracias a los avances en imágenes en tiempo real y en sistemas automatizados que pueden producir grandes conjuntos de datos de estructuras cristalinas, los autores dijeron que existe "un potencial real para que el desarrollo de diagramas morfológicos se convierta en una práctica común y sirva como piedra angular del crecimiento de cristales".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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