Teamet bruger diskret differentialgeometri til at karakterisere grafens form

(Phys.org) —Forskere, der studerer grafens egenskaber, bruger en ny matematisk ramme til at lave ekstremt præcise karakteriseringer af det todimensionale materiales form.

Graphene, opdaget i 2004, er et et-atom-tykt ark af grafit.

"Egenskaberne ved todimensionale materialer afhænger af form, sagde Salvador Barraza-Lopez, en adjunkt i fysik ved University of Arkansas. "Og denne matematiske ramme giver dig mulighed for at lave ekstremt nøjagtige karakteriseringer af form. Denne ramme er et nyt værktøj til at forstå form i materialer, der opfører sig som atom-tynde membraner."

Den matematiske ramme, der bruges, er kendt som diskret differentialgeometri, som er geometrien af ​​todimensionale sammenflettede strukturer kaldet masker. Når knudepunkterne i strukturen, eller maskepunkter, korresponderer med atomstillinger, diskret differentialgeometri giver direkte information om den potentielle kemi og om de elektroniske egenskaber ved todimensionelle materialer, Sagde Barraza-Lopez.

Anvendelsen af ​​diskret differentialgeometri til forståelse af todimensionelle materialer er en original tværfaglig udvikling, han sagde.

En international forskningsgruppe, ledet af Barraza-Lopez, offentliggjorde sine resultater den 8. januar i tidsskriftet ACS Nano , i et papir med titlen, "Kvantitativ kemi og diskret geometri af konforme atom-tynde krystaller." En anden artikel, der beskriver forskningen, "Graphens morfologi og elektroniske egenskaber fra diskret differentialgeometri, "blev offentliggjort den 6. marts som en hurtig meddelelse i tidsskriftet Fysisk gennemgang B .

Grafen blev engang betragtet som eksisterende på et kontinuum - tænk på en glat, kontinuerligt "tæppe" - men de nye matematiske rammer tillader overvejelse af tæppets "fibre, "som giver en præcis forståelse af tæppets egenskaber, der supplerer kontinuumsperspektivet.

"Da todimensionelle materialer let kan visualiseres som masker, vi spurgte os selv, hvordan disse teorier ville se ud, hvis du udtrykker dem direkte med hensyn til atomernes positioner, helt uden om den fælles kontinuumstilnærmelse, "Barraza-Lopez sagde." Disse to papirer giver vores seneste skridt i den retning. "

Resultaterne for undersøgelsen offentliggjort i ACS Nano den 8. januar blev opnået gennem et samarbejde med Alejandro A. Pacheco Sanjuan på Universidad del Norte, Barranquilla, Colombia; Edmund O. Harriss, en klinisk adjunkt i matematik ved University of Arkansas; Mehrshad Mehboudi, en kandidatstuderende i mikroelektronik-fotonik ved University of Arkansas og Humberto Terrones, derefter ved Pennsylvania State University, nu på Rensselaer Polytechnic Institute.