萊斯大學(xué)的材料科學(xué)家正在揭示二維晶體復(fù)雜的生長過程，為以前所未有的精度控制合成這些材料鋪平了道路。
石墨烯和二硫化鉬(MoS2)等二維材料具有獨(dú)特的性能，在電子、傳感器、能量存儲(chǔ)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景。然而，它們復(fù)雜的生長機(jī)制——生長條件如何影響晶體形狀之間存在不一致的相關(guān)性——給研究人員帶來了重大挑戰(zhàn)。
萊斯大學(xué)喬治·布朗工程學(xué)院的一個(gè)研究小組通過開發(fā)定制的小型化學(xué)氣相沉積(CVD) 系統(tǒng)來應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)觀察和記錄 2D MoS2晶體的生長。該工作在線發(fā)表在《Nano Letters》雜志上。
通過使用先進(jìn)的圖像處理和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，研究人員能夠從實(shí)時(shí)鏡頭中提取有價(jià)值的見解，包括預(yù)測(cè)生長非常大的單層 MoS2晶體所需條件的能力。
該研究的合著者、萊斯大學(xué)材料科學(xué)與納米工程系教授兼副系主任 Jun Lou 表示，這種跨學(xué)科方法代表了二維材料可擴(kuò)展合成領(lǐng)域向前邁出了重要一步。
“通過將實(shí)時(shí)實(shí)驗(yàn)觀察與尖端機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)相結(jié)合，我們已經(jīng)證明了以優(yōu)異的精度預(yù)測(cè)和控制二維晶體生長的潛力，”樓說。
研究小組的發(fā)現(xiàn)對(duì)二維材料的未來具有深遠(yuǎn)的影響。受 MoS2成功的推動(dòng)，研究人員相信他們的方法可以擴(kuò)展到其他 2D 材料和異質(zhì)結(jié)構(gòu)，為設(shè)計(jì)和工程具有定制特性的下一代 2D 材料提供強(qiáng)大的平臺(tái)。
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