二維材料
關(guān)注創(chuàng)建者：木星人士 創(chuàng)建時(shí)間：2017-01-11
二維材料的視頻教程
027 – COMSOL石墨烯超表面THz吸收器（含演示，80元）
石墨烯是一種二維材料，厚度僅有一個(gè)原子。石墨烯的電導(dǎo)率一般用 Kubo 公式描述，在本文中，由于研究的波段是 THz，所以可以將石墨烯的電導(dǎo)率近似為 Drude 模型。 本案例演示了如何在comsol中創(chuàng)建二維材料，計(jì)算了頻率為 0.5 ~ 2.5 THz 的入射光下該超表面的吸收率和電場(chǎng)分布。 計(jì)算的內(nèi)容和結(jié)果（手機(jī)端可能無(wú)法顯示圖片，請(qǐng)?jiān)陔娔X端查看）： 1、三種結(jié)構(gòu)的吸收率。
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二維材料的實(shí)例教程
二維材料是指電子僅可在兩個(gè)維度的非納米尺度（1-100nm）上自由運(yùn)動(dòng)的材料。這句話(huà)雖然很難理解，但提起石墨烯，大家一定會(huì)不約而同的說(shuō)一聲——“搜嘎”。
除去我們最熟悉的石墨烯之外，拓?fù)浣^緣體、過(guò)渡金屬硫化物、黑磷等等同樣也是二維材料。今天這一期“AI的朋友們”就來(lái)談?wù)劊?em>二維材料在這一年走了多遠(yuǎn)。
作為一項(xiàng)尚未成熟的技術(shù)，二維材料最有趣的地方就是在材料本身上還有很多不確定性。在2018年，二維材料最基礎(chǔ)的進(jìn)步就是有越來(lái)越多的材料種類(lèi)被我們發(fā)現(xiàn)了。
尤其在今年上半年，Nature雜志上一篇論文提出了一種名叫“二維過(guò)渡金屬硫?qū)倩衔铩?，通過(guò)最新的合成策略，可以一招合成四十七種二維材料，其中還包括十七種應(yīng)用型極強(qiáng)的金屬材料。
二維材料的用途，永遠(yuǎn)是N+1
當(dāng)然，以上這些屬于腦洞型用途，大多數(shù)是根據(jù)二維材料的物理特性推測(cè)得出的結(jié)論，只有在極端理想的條件下才能實(shí)現(xiàn)。不過(guò)在2018年，關(guān)于二維材料的一項(xiàng)重要進(jìn)展，就是在應(yīng)用方式上開(kāi)始有了更多實(shí)際的方案。
在最近普渡大學(xué)與美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院得出的研究成果，就是其中一個(gè)典型。
或許過(guò)不了幾年，我們就能在電腦、手機(jī)上使用這種全新的存儲(chǔ)單元了。
當(dāng)石墨烯出現(xiàn)在秋褲里
當(dāng)然，更能吸引我們的，還是二維材料具體的產(chǎn)品化進(jìn)程。它們出現(xiàn)在了哪些量產(chǎn)產(chǎn)品里、我們是否已經(jīng)應(yīng)用上了它們，相比并不少見(jiàn)的科研進(jìn)展，這些有關(guān)產(chǎn)品化的問(wèn)題距離我們這些普通消費(fèi)者更近。
坦白來(lái)說(shuō)，雖然這些年間二維材料的種類(lèi)層出不窮，可是真正在產(chǎn)品化上進(jìn)展較快的，還是石墨烯這位“老戲骨”。
從好的一面來(lái)講，石墨烯所代表的二維材料確實(shí)在今年有了不少產(chǎn)品化上的進(jìn)步，可從壞的一面講，二維材料概念距離被炒糊恐怕也不遠(yuǎn)了。
對(duì)于AI的產(chǎn)業(yè)發(fā)展而言，二維材料輕薄、體積小的特性，可能會(huì)給AIoT帶來(lái)無(wú)盡的想象空間。
展開(kāi) 個(gè)人分類(lèi)： 科研編輯
**鏈接：**http://flac3d.cn/hdp/lam/zsb.html
自2004年石墨烯被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，對(duì)二維材料的研究開(kāi)始進(jìn)入科學(xué)家的視野。迄今為止，科研人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了包括絕緣體、半導(dǎo)體、金屬等至少幾十種性質(zhì)截然不同的二維材料。日前，復(fù)旦大學(xué)物理學(xué)系張遠(yuǎn)波教授團(tuán)隊(duì)在二維磁性材料領(lǐng)域取得重大突破——發(fā)現(xiàn)了一種新型的磁性二維材料Fe3GeTe2，為研究二維巡游磁性提供了一個(gè)全新的理想體系。此外，通過(guò)鋰離子插層調(diào)控，研究團(tuán)隊(duì)在Fe3GeTe2薄層中獲得了室溫以上的鐵磁轉(zhuǎn)變溫度，為未來(lái)基于這種材料研發(fā)超高密度、柵壓可調(diào)且室溫可用的磁電子學(xué)器件提供了新的可能性。
10月22日（倫敦時(shí)間），該研究以《二維鐵鍺碲中柵壓調(diào)控的室溫鐵磁性》
（“Gate-tunable Room-temperature Ferromagnetism in Two-dimensional Fe3GeTe2”）為題發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）。復(fù)旦大學(xué)物理學(xué)系教授張遠(yuǎn)波為論文通訊作者，物理學(xué)系2016級(jí)博士生鄧雨君、博士后於逸駿為論文的共同第一作者。
文章鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0626-9
伴隨著單原子層的石墨材料——石墨烯被成功分離出來(lái)，二維材料的概念被正式提出來(lái)。僅由一層碳原子構(gòu)成的薄片，這就是石墨烯。作為二維材料的石墨烯，與之對(duì)應(yīng)的母體材料就是石墨，即二維材料依靠層間范德瓦爾斯相互作用堆積而成的層狀材料。自上世紀(jì)70年代起，層狀材料就由于電荷密度波、超導(dǎo)、鋰電池等領(lǐng)域的研究頗受關(guān)注。把層狀材料中的最小單元——一個(gè)單層——制備出來(lái)進(jìn)行研究，就好比我們打開(kāi)一本書(shū)仔細(xì)研讀其中的某一頁(yè)。
展開(kāi) 自2004年石墨烯被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，對(duì)二維材料的研究開(kāi)始進(jìn)入科學(xué)家的視野。迄今為止，科研人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了包括絕緣體、半導(dǎo)體、金屬等至少幾十種性質(zhì)截然不同的二維材料。日前，復(fù)旦大學(xué)物理學(xué)系張遠(yuǎn)波教授團(tuán)隊(duì)在二維磁性材料領(lǐng)域取得重大突破——發(fā)現(xiàn)了一種新型的磁性二維材料Fe3GeTe2，為研究二維巡游磁性提供了一個(gè)全新的理想體系。此外，通過(guò)鋰離子插層調(diào)控，研究團(tuán)隊(duì)在Fe3GeTe2薄層中獲得了室溫以上的鐵磁轉(zhuǎn)變溫度，為未來(lái)基于這種材料研發(fā)超高密度、柵壓可調(diào)且室溫可用的磁電子學(xué)器件提供了新的可能性。
10月22日（倫敦時(shí)間），該研究以《二維鐵鍺碲中柵壓調(diào)控的室溫鐵磁性》
（“Gate-tunable Room-temperature Ferromagnetism in Two-dimensional Fe3GeTe2”）為題發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）。復(fù)旦大學(xué)物理學(xué)系教授張遠(yuǎn)波為論文通訊作者，物理學(xué)系2016級(jí)博士生鄧雨君、博士后於逸駿為論文的共同第一作者。
文章鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0626-9
伴隨著單原子層的石墨材料——石墨烯被成功分離出來(lái)，二維材料的概念被正式提出來(lái)。僅由一層碳原子構(gòu)成的薄片，這就是石墨烯。作為二維材料的石墨烯，與之對(duì)應(yīng)的母體材料就是石墨，即二維材料依靠層間范德瓦爾斯相互作用堆積而成的層狀材料。自上世紀(jì)70年代起，層狀材料就由于電荷密度波、超導(dǎo)、鋰電池等領(lǐng)域的研究頗受關(guān)注。把層狀材料中的最小單元——一個(gè)單層——制備出來(lái)進(jìn)行研究，就好比我們打開(kāi)一本書(shū)仔細(xì)研讀其中的某一頁(yè)。對(duì)于二維材料的深入研究，不僅很有可能幫助我們揭開(kāi)這些層狀母體材料的謎團(tuán)，還可能使我們發(fā)現(xiàn)蘊(yùn)藏于其中的不存在于三維體系中的物理。
展開(kāi) 【引言】
由于具有更多的活性位點(diǎn)和更短的反應(yīng)物/產(chǎn)物擴(kuò)散路徑，二維材料近年來(lái)在點(diǎn)催化領(lǐng)域得到越來(lái)越多的應(yīng)用。但目前二維材料的制備主要局限于水熱合成及液相剝離。此類(lèi)方法往往具有明顯的缺陷：例如水熱不易控制材料的厚度，而液相剝離不僅產(chǎn)率較低而且操作過(guò)程經(jīng)常會(huì)使用到對(duì)人體有害的化學(xué)試劑。納米尺度的晶界缺陷工程能夠顯著提高納米電催化劑在OER、CO2還原等反應(yīng)中的催化活性。因此，理論上，在二維材料內(nèi)引入納米尺度的晶界缺陷可以進(jìn)一步提高二維材料的電催化性能。然而，目前主要使用鋰離子電化學(xué)調(diào)控的方法來(lái)破壞晶粒得到納米多晶材料。因此，在制備方法上尚有一些困難需要克服。
【成果簡(jiǎn)介】
美國(guó)愛(ài)荷華州立大學(xué)的科研工作者在ACS Energy Letters上，發(fā)表了題為“Defect-Rich 2D Material Networks for Advanced Oxygen Evolution Catalysts”的研究論文，并被選為期刊封面。該工作主要以室溫合成Co-MOF陣列為前驅(qū)體，通過(guò)室溫條件下乙醇溶液體系對(duì)MOF進(jìn)行破壞/重組，得到納米尺度的多晶二維材料的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。堿性條件下該材料表現(xiàn)出優(yōu)異的OER活性和穩(wěn)定性。該工作同時(shí)也對(duì)Co-MOF的生長(zhǎng)及二維材料的形成機(jī)理進(jìn)行了探討。
【圖文導(dǎo)讀】
Scheme 1. 室溫條件下Co-MOF的合成路徑及多晶二維材料的生成示意圖。
Figure 1. Co-MOF 及生成的Co(OH)
2二維材料的結(jié)構(gòu)/成分表征。
Figure 2.
展開(kāi) 材料的可控制備是二維材料應(yīng)用的前提，化學(xué)氣相沉積（CVD）是制備二維材料的重要方法。然而，當(dāng)前制備化合物二維材料主要以固相前驅(qū)體為原料，其升華和擴(kuò)散過(guò)程復(fù)雜且難以控制、生長(zhǎng)體系中材料制備反應(yīng)和副反應(yīng)共存，這給材料制備的可控性、重復(fù)性和高質(zhì)量材料的獲取帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。
近日，清華-伯克利深圳學(xué)院（TBSI）低維材料與器件實(shí)驗(yàn)室成會(huì)明、劉碧錄團(tuán)隊(duì)受邀在綜述期刊《材料研究述評(píng)》（Accounts of Materials Research）上發(fā)表了題為 《化學(xué)氣相沉積法生長(zhǎng)化合物二維材料: 可控制備、高質(zhì)量材料及生長(zhǎng)機(jī)理》（Chemical Vapor Deposition Growth of Two-dimensional Compound Materials: Controllability, Material Quality, and Growth Mechanism）的綜述文章。
論文鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/accountsmr.0c00063
該綜述以二維過(guò)渡金屬硫族化合物（TMDCs）為例，回顧了CVD生長(zhǎng)二維材料的進(jìn)展，總結(jié)了近年來(lái)研究人員建立的具有前景的生長(zhǎng)策略，并重點(diǎn)討論了CVD生長(zhǎng)二維材料中涉及的關(guān)鍵科學(xué)和技術(shù)難題，包括非金屬前驅(qū)體、金屬前驅(qū)體、襯底工程、溫度、氣流等的控制策略和方法。該文還對(duì)CVD生長(zhǎng)二維材料的機(jī)理研究進(jìn)行了總結(jié)。
最后，文章指出了CVD生長(zhǎng)二維材料領(lǐng)域未來(lái)的研究方向，其中包括：新型二維材料的制備（如穩(wěn)定p型半導(dǎo)體材料、高遷移率二維材料、寬帶隙二維材料、窄帶隙二維材料），CVD生長(zhǎng)結(jié)合后處理以獲得新型二維材料和異質(zhì)結(jié)構(gòu)，新奇物性與應(yīng)用探索。
展開(kāi) 
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二維材料的最新內(nèi)容
程序采用經(jīng)典的動(dòng)態(tài)松弛算法（Dynamic Relaxation），將動(dòng)力學(xué)方程轉(zhuǎn)化為解決準(zhǔn)靜態(tài)問(wèn)題的工具，模擬二維材料在單軸壓縮載荷下的響應(yīng)及裂紋擴(kuò)展過(guò)程。
準(zhǔn)靜態(tài)模擬方案：利用動(dòng)態(tài)松弛代碼，通過(guò)人為阻尼迭代，穩(wěn)定求解準(zhǔn)靜態(tài)單軸壓縮過(guò)程。
預(yù)制裂隙建模：代碼內(nèi)置預(yù)制裂隙邏輯，用戶(hù)可根據(jù)需求自定義裂隙的位置、角度和長(zhǎng)度，觀察裂隙對(duì)材料強(qiáng)度的影響。
天然木材橫向壓縮模型簡(jiǎn)化5個(gè)月前
木材在橫向壓縮下的變形與常規(guī)泡沫材料十分相似，常常被視為橫觀各項(xiàng)同性材料，在簡(jiǎn)化的二維模型中，材料直接被視為各向同性材料。我想做是一個(gè)木材材料橫向的落球沖擊仿真，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，我是否可以用彈性泡沫模型來(lái)模擬木材整體的力學(xué)行為，如果使用泡沫模型的話(huà)，在我主要考察橫向的變形情況下，木材各項(xiàng)異性的問(wèn)題能否被忽視呢
步驟 操作
1) 創(chuàng)建一個(gè)介電材料：
名稱(chēng)：guide
相對(duì)折射率(Re)：3.3
2) 創(chuàng)建第二個(gè)介電材料
名稱(chēng)： cladding
相對(duì)折射率(Re)：3.27
3) 點(diǎn)擊保存來(lái)存儲(chǔ)材料
4) 創(chuàng)建以下通道：
名稱(chēng)：channel
二維剖面定義材料: guide
5 點(diǎn)擊保存來(lái)存儲(chǔ)材料。
使用VASP軟件計(jì)算MoS2電子性質(zhì)9個(gè)月前
單層石墨烯的制備引起了人們廣泛的興趣，科研工作者也開(kāi)始關(guān)注與其有類(lèi)似性質(zhì)的二維材料。二維材料硫族化合物是具有多種優(yōu)異性能的單分子層結(jié)構(gòu)的過(guò)渡金屬硫化物，在基礎(chǔ)研究和商業(yè)應(yīng)用中受到越來(lái)越多的關(guān)注。二維材料由于獨(dú)特的光電特性，并且能夠?qū)⑤d流子限制在二維平面內(nèi)具有高載流子濃度，使其在光電探測(cè)、場(chǎng)效應(yīng)晶體管、p-n二極管和光伏電子學(xué)等光電器件領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，并被廣泛的研究。
原文信息
原文標(biāo)題：“AI for optical metasurface”
第一作者：Akira Ueno、Juejun Hu、Sensong An
超表面的特性與商業(yè)化需求
作為一種由亞波長(zhǎng)單元構(gòu)成的二維人造材料陣列結(jié)構(gòu)，超表面能夠憑借特定的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與排列，實(shí)現(xiàn)對(duì)光波相位、振幅和偏振的有效調(diào)控。歷經(jīng)多年發(fā)展，超表面正逐步從實(shí)驗(yàn)室邁向商業(yè)市場(chǎng)。
服務(wù)對(duì)象
本案例適用于：
? 催化材料（單原子催化劑、合金/氧化物復(fù)合體系）
? 能源存儲(chǔ)（鋰離子電池電極/電解質(zhì)界面、鋰硫電池多硫化物錨定）
? 低維材料（二維異質(zhì)結(jié)、拓?fù)浣^緣體表面態(tài)）
? 光電轉(zhuǎn)化（鈣鈦礦/有機(jī)半導(dǎo)體界面載流子動(dòng)力學(xué)）
聯(lián)系我們
若您需要：
? 解析材料性能背后的電子結(jié)構(gòu)機(jī)制；
? 通過(guò)量子計(jì)算指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)合成路徑；
? 提升論文理論深度與創(chuàng)新性
UI界面如圖，詳情見(jiàn)論文：10.1016/j.compstruct.2023.117384，親測(cè)好用
本案例介紹在ABAQUS內(nèi)建立包含骨料、界面過(guò)渡區(qū)、纖維、孔隙在內(nèi)的多相材料二維纖維混凝土細(xì)觀模型。
采用CAD纖維混凝土2D插件在AutoCAD內(nèi)建立二維纖維混凝土模型，纖維混凝土模型的不同組分已分圖層進(jìn)行繪制，需要對(duì)不同圖層內(nèi)容分別另存為dxf文件。
3）二維材料層數(shù)判定
由于限域效應(yīng)，二維材料的光學(xué)性質(zhì)強(qiáng)烈依賴(lài)于其層數(shù)。隨著層數(shù)的變化，其拉曼譜峰的峰位、峰強(qiáng)以及峰形可能會(huì)發(fā)生顯著改變，因此拉曼光譜可以作為二維材料厚度鑒定的一種有效手段。如圖所示，通過(guò)測(cè)定層內(nèi)振動(dòng)模式的指紋峰位，判斷MoS2層數(shù)。利用選定的指紋峰位進(jìn)行成像，可以清晰地呈現(xiàn)不同層數(shù)MoS2的分布情況。
[圖片]
