Вычислительный алгоритм упростит открытие аналогов графена

В 2010 г. был экспериментально получен первый 2D-материал, графен. Уникальная совокупность свойств (электрических, оптических, механических и т.п.), которыми он обладал, обеспечили графену много инновационных приложений в различных областях науки и технологий и принесли его первооткрывателям Нобелевскую Премию.

За прошедшие с тех пор 15 лет в лабораториях было синтезировано всего несколько десятков других 2D-материалов, однако теперь, благодаря методу, разработанному специалистами лаборатории теории и симуляции материалов (THEOS) Федеральной Политехнической школы Лозанны (EPFL) и швейцарского центра компьютерного проектирования и открытия новых материалов (NCCR-MARVEL), находить перспективные 2D-материалы станет намного проще.

«Для того, чтобы искать другие материалы с похожими свойствами, мы сфокусировались на удобстве отслоения, — объяснил исследователь из THEOS и первый автор статьи в Nature Nanotechnology, Николас Мунэ (Nicolas Mounet). — Но вместо того, чтобы пробовать разделять слои графита липкой лентой, как это делали нобелевские лауреаты, мы применили цифровой метод».

Разработанный авторами алгоритм позволил тщательно проанализировать структуру 100 тыс. объёмных материалов, используя информацию из внешних баз данных. Сначала поиск удалось сузить до 5600 потенциальных 2D-материалов, затем было выделено 1800 структур, склонных к расслоению, включая 1036 с особо слабыми связями между моноатомными слоями. Под конец, из оставшейся тысячи учёные выбрали 258 самых перспективных кандидатов, ориентируясь на их магнитные, электрические, механические, термальные и топологические свойства.

Использование в этом проекте платформы автоматизации работы с файлами, AiiDA (Automated Interactive Infrastructure and Database for Computational Science), позволило сделать результаты эксперимента доступными для всех желающих, которые могут воспроизвести расчёты и применить их к любому материалу, чтобы установить, подвержен ли тот расслоению.