| “샌드위치” 모방의 새로운 6원자고리 재료 패밀리 설계 | ||
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  중국과학원 금속연구소 선양(沈陽)재료과학국가연구센터 연구팀은 협력기관과 공동으로 삽입구축 강결합 방법을 제안하여 “샌드위치”을 모방한 새로운 MA2Z4 재료 패밀리를 설계하고 해당 패밀리의 후보 재료 및 물성을 심층 확장했다. 해당 연구 성과는 국제학술지 "Nature-Communication"에 게재되었다. 6원자고리 무기 2차원 재료의 구조는 갈수록 복잡해지고 있으며, 구성 요소가 더 많아지고 성능도 더 풍부해진다. 2차원 재료의 설계는 주로 3차원 반데르발스(van der Waals) 층상 재료를 박리하여 해당하는 2차원 재료 구조를 얻는다. 기존에 알려지지 않은 3차원 모재의 2차원 층상 재료 설계는 2차원 재료의 물성과 응용을 크게 확대하며 중요한 과학적 의미와 실용 가치가 있다. 연구진은 7개 원자층으로 구성된 단층 MnBi2Te4와 단층 MoSi2N4 재료를 2H-MoS2 또는 1T-MoS2 유형 구조로 간주할 수 있으며, 또한α-InSe 또는 β-InSe 유형 구조에 삽입하여 형성된 “샌드위치” 구조로 간주할 수 있음을 발견했다. “샌드위치”의 층간 계면에서 강력한 화학적 결합이 발생하여 완전히 새로운 재료 시스템을 형성함을 발견했다. 해당 발견을 기반으로 연구진은 삽입구축 강결합 방법을 제안하였다. 해당 방법은 서로 다른 종류의 2차원 재료를 적층 또는 삽입하고, 이들 사이의 계면은 금속 결합, 공유 결합 또는 이온 결합의 방식으로 결합되어 새로운 기능 조합체를 달성한다. 해당 방법을 이용하여 MA2Z4 2차원 재료 패밀리에 대해 7개의 원자층으로 구성된 39개의 2차원 구조 프로토타입을 설계하고, 고처리 계산을 통해 각 구조 프로토타입에 대해 다양한 원소 간의 90가지 조합을 고려하여 실험에서 합성한 재료를 검증했을 뿐만 아니라, 72가지 새로운 MA2Z4 2차원 재료를 예측했다. 이러한 새로운 2차원 재료는 토폴로지 절연체, 자성반도체, 초전도체 및 전자에너지 밸리 스핀 분극 등 풍부한 물성을 나타냈다. 정보출처 : https://www.cas.cn/cm/202104/t20210429_4786299.shtml |
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