一个来自阿肯色大学的研究团队提出了一种通过几何学对二维材料进行更精确建模的新方法。这种新方法可使他们能够总结形状差异如何影响单原子层材料的性能。

这项研究由阿肯色大学物理学助理教授Salvador Barraza-Lopez，数学助理教授Edmund Harriss，微电子学和光子学在读博士Mehrshad Mehboudi，数学和物理学研究生Kainen Utt，以及合作伙伴哥伦比亚城北大学的Alejandro Pacheco San Juan和纽约胡贝托特洛内斯伦斯理工学院。

 

左起，Salvador Barraza-Lopez，EdmundHarriss和Mehrshad Mehboudi。右边是一个非平面二维黑磷单晶片段，红点代表磷原子，中间通过共价键连接。（由Amy Schlesing拍摄）

二维黑磷单晶是只有一个原子厚度的磷原子层。近期不久，研究人员发现石墨烯在经过成型后，这种新型材料的传导性能会恶化，从那时起，二维磷单晶这种新材料引起了人们的兴趣。尽管二维黑磷单晶和石墨烯都表现出半导体性能，网格状结构的二维黑磷单晶能够实现在其表面平滑和统一的能量流。

研究团队用离散微分几何画出二维黑磷单晶的结构。每个磷原子的位置被用来建立材料形状的改变对原子属性影响的模型。

“我们正在研究材料的形状。这是第一次用离散微分几何研究二维材料，”Barraza-Lopez说。“对此的所有已知都基于一个连续、理想的平面。”

二维黑磷单晶的原子结构包括凸起和凹陷，这肯定不是一个完美的平面。离散微分几何可以制造材料的原子级形状图，并将这种形状与材料光性能（吸光行为）变化联系起来。计算机动画使用离散微分几何。在这项研究中，研究团队清楚地阐明了在对二维材料的研究中离散微分几何的应用。

“我们可以将这个框架应用到其他的材料，”Harriss说。“这项研究的一个目标就是从根本上改变人们对这种材料建模的方法。”

“现在探索丰富的二维单层原子结构是非常激动人心的事，尤其当材料的形状不是理想的平面结构”Barraza-Lopez说。

“为了理解材料的形状/性能关系，二维材料已经被广泛地进行了研究，研究团队将实现离散几何在其中的应用潜力，我们对此深信不疑。用一种激动人心的二维材料重新验证我们队几何学的基本理解有一种快乐感。”

新材料在线编译整理——翻译：田云    校正：摩天轮