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Verwendung computational Bildschirm zur Identifizierung 2D Materialien für wiederaufladbare Anoden

Zweidimensional (2D) Materialien sind atomar dicke Kristalle, Das wurde in den Materialwissenschaften beliebt wegen ihrer interessanten physikalischen und chemischen Eigenschaften, dass (manchmal sehr) unterscheidet sich von ihrer dreidimensionalen Gegen. Sie zeigen große Versprechen in der Entwicklung neuer optoelektronischen und elektronischen Geräten, wie beispielsweise Fotodetektoren, empfindlich Polarisations, Kristalle, orientierte Kristallorientierung, und eingebauten digitalen Invertern, sowie das Potential, den Übergang zu sauber zu erleichtern, erneuerbare Energien.

Graphene Blatt, Illustration.

Metall-Ionen-Batterien, zum Beispiel, Es ist für diese und andere Zwecke verwendet, aber die wachsenden Bedürfnisse unserer Gesellschaft in den Bereichen Energie zu erfüllen, um erhebliche Anstrengungen unternehmen, um für Materialien mit optimalen Eigenschaften zu suchen,, wie beispielsweise hohe Kapazität, Schnellladung, hohe Stabilität und eine einfache Herstellung.

2D Materialien für Lithium-Metall-Batterien, wie Graphen, verwendet, um die Leistung von Lithium-Ionen-Batterien zu verbessern, Sie bieten deutliche Vorteile hinsichtlich höherer aktive Oberfläche, die Energiedichte zu erhöhen,, kurze Distanzen Ionendiffusion und ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit zur Erhöhung der Kapazität, sowie mechanische Flexibilität und erweiterten Zwischenschichtabstand der Zyklusleistung zu verbessern.

jedoch, Trotz der rasanten Entwicklung in diesem Bereich, Vielfalt und Menge der verfügbaren 2D-Materialien für kommerzielle Technologien sind immer noch sehr begrenzt – vor allem diejenigen,, geeignet für Batterieelektroden – weil Studien nur auf die elementaren oder binären Materialien wurden bisher fokussiert.

Theoretische Berechnungen spielen eine wichtige Rolle bei der Überprüfung von geeigneten Materialien für die Elektroden, experimentelle Beobachtungen und die Bereitstellung von effektiven Strategien zu rationalisieren die Batterieleistung zu verbessern. Erste Prinzipien der Strukturvorhersagen wurden verwendet, um die unbekannten Eigenschaften von atomaren Strukturen zur Vorhersage und zur Synthese von jedem von ihnen die Suche nach neuen Materialien für die gewünschten Anwendungen ohne die Notwendigkeit, zu beschleunigen und vereinfachen. Sie können verwendet werden, um die Gesamtenergie der Struktur zu bestimmen und Eigenschaften, oder strukturelle Lookups können verschiedene Muster für diese theoretische chemische Zusammensetzung erzeugen.

Auf diese Weise, chemische Zusammensetzung hat einen wichtigen Einfluss auf die Materialeigenschaften und sollte bei der Planung und Kontrolle in Betracht gezogen werden. Computing-Bildschirme erlauben Forschern, um effizient zu identifizieren, Element als verschiedene Kombinationen verändern können die Materialeigenschaften, und kann Fragen beantworten helfen, die sonst viel Zeit erfordern oder wäre unmöglich gewesen, zum Beispiel, Was ist die optimale Kombination von Elementen?

Es erlaubt Ihnen auch zweidimensionale ternären oder quaternären Verbindungen zu erkunden (Material, dass enthalten drei oder mehr Elemente), dass nicht bereichert nur die Vielfalt von zweidimensionalen Materialien, es kann aber auch zu einigen unerwarteten und interessanten Eigenschaften führen. Physikalischer Siebelement einer unendlichen Anzahl von Kombinationen für eine perfekte Anode, natürlich, unzweckmäßig. Stattdessen können die Forscher das Computermodell verwenden, die Zeit und die Kosten zu senken.

Moderne theoretische Deskriptoren sind in der Lage zu identifizieren / untersuchen die Adsorptionsplatz, Diffusionsbarriere und Behältermaterialien 2D. Jedoch ist eines der Probleme ist, dass, Wie können wir sicherstellen,, Die theoretischen Vorhersagen sind geeignet für den praktischen Einsatz in den Lithium-Metall-Batterien. Während viele 2D-Materialien werden durch theoretische Berechnungen vorgeschlagen, nur wenige in der Praxis verwendet werden,. Dies wird problematisch,, wie die meisten derzeit in den Berechnungen im Vakuum verwendet, und nicht den Einfluss der äußeren Umgebung betrachten, wie Batterieelektrolyt oder elektrisches Feld, die Materialeigenschaften. Auf diese Weise, Entwicklung effektiver, detaillierte Beschreibungen notwendig, wenn wir wollen, um vorwärts bewegen.

Mit der Entwicklung von fortschrittlichen Theorie und die Entstehung neuer Algorithmen, sowie die Entstehung neuer Arten von IT-Ressourcen, Design von Materialien mit Hilfe von Computern hat ein großes Potenzial für die Erforschung neuer Funktionsmaterialien.

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