景观为二维材料设计师提供了空间

莱斯大学的研究人员已经学会了利用二维材料来设计能提高材料性能的缺陷。

生长在圆锥体上的二维材料允许控制所谓的晶界缺陷。这些缺陷可以用来提高材料的有用性能。研究组的Yakobson礼貌SMT贴片加工

在橡树岭国家实验室的理论物理学家Boris Yakobson和他的同事Rice实验室是结合理论和实验证明给二维材料的特定缺陷的可能，尤其是原子尺度的煤层称为晶界。这些边界可以用来增强材料的电子、磁、机械、催化和光学性能。

关键是将曲率引入到景观中，从而限制了缺陷传播的方式。研究人员称之为“倾斜晶界结构，“他们实现这个增长的材料到地形曲面基板-在这种情况下，锥。圆锥体的角度决定了边界的类型和边界。

晶界是指在一个材料中，边缘以不匹配的形式出现的边界。这些边界是一系列缺陷；例如，当两片六角形石墨烯在转角相遇，碳原子弥补它所形成的nonhexagonal（五或七位）环。

Yakobson和他的团队已经证明，这些界限可以电子显。例如，它们可以完美地将石墨烯转变为半导体。在某些情况下，边界本身可以是导电subnanoscale线或带磁性的性质。

理论模型在左，创造了在莱斯大学，显示一个三角形片状硫化钨周围生长锥，军队的晶粒边界的创作在一个特定的角度。Rice的研究人员展示了圆锥体的宽度可以用来确定边界的位置，橡树岭国家实验室的科学家们在正确的电子显微镜图像中找到了合适的材料，证明了这一点；

位于莱斯大学的左边的一个理论模型显示了一个三角形的片状的二硫化物，它生长在一个圆锥体上，迫使一个晶界形成一个特定的角度。Rice的研究人员展示了圆锥体的宽度可以用来确定边界的位置，橡树岭国家实验室的科学家们在正确的电子显微镜图像中找到了合适的材料。研究组的Yakobson礼貌

但到目前为止，研究人员对化学气相沉积法生长石墨烯、二硫化钼或其他二维材料时，这些边界在何处无法控制。

水稻发展的理论表明，在圆锥体上生长的二维物质会迫使边界出现在某些地方。锥的宽度控制的布局，更重要的是，倾斜角度，在材料的电子和磁性性能调整的一个关键参数，Yakobson说。

从橡树岭为首的合著者David Geohegan提供的理论证据支持的关键方面的实验合作者。他们通过在类似Rice计算机模型中生长的小圆锥体上生长了二硫化物。真实材料中出现的边界与理论预测的边界相匹配。

“基板的平面形状力二维晶体在弯曲的非欧氏空间的成长，”Yakobson说。这使晶体变形，偶尔会通过接缝或晶界的方式产生晶体。来自的裁缝将煤层套装或连衣裙适合弯曲的客户没有什么不同。”

不同宽度的圆锥模型也显示出一个38.9度的“魔力锥”，在那里生长一个二维材料根本不会留下任何的晶界。

研究人员在莱斯大学和橡树岭国家实验室的预测和确认的二维材料上生长锥可以控制缺陷称为晶界出现。在左边，一个水稻模型预测如何在陡峭的圆锥体上形成一个晶界并延伸到一个浅圆锥体上。橡树岭科学家在他们在右边的电子显微镜图像中发现的材料中证实了这一预测。

莱斯大学和橡树岭国家实验室的研究人员预测并证实，生长在圆锥体上的二维材料可以控制所谓的晶界缺陷。在左边，一个水稻模型预测如何在陡峭的圆锥体上形成一个晶界并延伸到一个浅圆锥体上。橡树岭科学家在他们在右边的电子显微镜图像中发现的材料中证实了这一预测。单击大图。研究组的Yakobson礼貌

Rice团队扩展了它的理论，看看锥体在飞机上会发生什么。他们预测了整个表面的晶界如何形成，Oak Ridge实验再次证实了它们的结果。

Yakobson表示，Rice和橡树岭队工作研究方面的独立。他说：“在我们几年前在佛罗里达州举行的会议上认识到，我们应该继续合作，进展缓慢。”。“看到实验证实了这些模型，有时会提供重要的惊喜，这当然令人高兴。”。现在我们需要做更多的工作来理解它们。”

Rice的研究生Henry Yu和Nitant Gupta是文章的共同第一作者。作者是前Rice博士后研究员支丽虎，现在在南京大学航空航天学院，研究者凯望、Bernadeta Srijanto和凯晓的橡树岭国家实验室。葛噢赫淦是功能性纳米杂化材料组组长在纳米材料科学的橡树岭的中心。Yakobson是材料科学的卡尔F. Hasselmann教授、NanoEngineering和教授化学。

美国能源部基础能源科学和纳米材料科学中心和海军研究办公室的支持研究。