Очень многие свойства, а следовательно и способы применения чего-либо зависят от формы этого объекта. Все очень просто и столько же логично: круглые колеса будут катиться лучше, чем квадратные, а крылья самолета имеют определенную форму, улучшающую аэродинамику.

Даже обыкновенные карандаши имеют форму шестиугольника, чтоб было удобнее держать в руке при письме и не искать его по всей квартире под всеми диванами и шкафами в позе человека, впервые запустившего Dark Souls. Изменение формы может привести к изменению свойств, а если эти изменения контролировать, то можно получить определенные, нужные вам, свойства.

Именно этим и занялись ученые в рассматриваемом нами сегодня исследовании. Они создали модель «постоянная эластичность» для нанокристаллических кластеров меди под графеновой мембраной. Как и зачем ученые «намазали» медь графеном, какие результаты показали практические эксперименты, сходятся ли они с предварительными расчетами и что этот «бутерброд» в нанометровом масштабе значит для науки? Ответы на эти вопросы ждут нас в докладе исследовательской группы.

Основа исследования

Как заявляют сами ученые, нет ничего важнее структуры и формы функциональных кристаллов (у ученых свои жизненные приоритеты, придираться не будем). Во время синтеза этих маленьких объектов возможны некие отклонения от равновесной структуры, что может быть как очень малоприятным минусом или же большим плюсом. Если понять саму суть равновесной структуры, можно научиться лучше понимать эти структуры, а в следствии и манипулировать ими.

Важную роль в этом играют нанокристаллы (НК), которые делятся на несколько классов: неподдерживаемые трехмерные НК, получаемые путем жидкофазного синтеза, и поддерживаемые трех- и двухмерные НК, получаемые осаждением на поверхности подложки.

Если к этому всему подключить наше любимое слово «квантовая», то мы узнаем следующее: для квантовых точек, т.е. поддерживаемых трехмерных НК, сформированных посредством несоответствия решетки внутри гетероэпитаксии*, крайне важную роль в управлении формой играет деформация.

Гетероэпитаксия* — вид эпитаксии (нарастание одного кристаллического материала поверх другого при низких температурах), когда растущий слой отличается от подложки по химическому составу.

В данном исследовании ученые рассматривают новый тип трехмерных нанокристаллов (кластеров), которые располагаются под слоистым материалом. Таким образом эти НК сжимаются под одним или несколькими монослоями (сверху) и совокупностью полубесконечных слоев (снизу).

Зачем это делают ученые, спросите вы. Они ответят: целью сего исследования является разработка и анализ модели постоянной эластичности (ПЭ), которая соединяет в себе энергию деформации верхнего графенового слоя, адгезию и поверхностные энергии Cu (меди), графена и графита, что позволяет контролировать равновесную форму участков поверхность/инкапсулированные кластеры.

Ученым удалось создать такую модель, после чего они проверили ее жизнеспособность не на бумаге, а в реальности. Какие результаты показал анализ, и какие расхождения наблюдались между теорией и практикой рассмотрим далее.