来自于莱斯大学的材料科学家Rouzbeh Shahsavari和蒙特利尔理工学院的博士后Farzaneh Shayeganfar合作，使用计算机模拟石墨烯与碳化硼或氮化硼的结合。
他们希望在杂化材料中各组分的性能都能最优化，借助计算机模拟材料性能，有助于电子产业制造商实现产业化生产。研究人员发现该杂化材料电性能、磁性能优异。
Shahsavari的实验室着力于研究如何将材料设计得更高效、功能、环保。“在制造某种材料之前，对杂化材料的宏观或微观进行了解，不仅有助于节省成本和时间，或许还有助于开发材料新的性能，”Shahsavari说到。
Shahsavari实验室的计算机模拟了原子结合成为分子时，原子内部能量之间的相互影响。在这项新项目中，研究人员模拟了石墨烯-碳纳米管和石墨烯-氮化硼纳米杂化材料的结构。
“我们希望研究比较不同连接结构的电磁特性，其中包括稳定性、电子带隙和电荷转移等方面”，Shahsavari说，“于是我们设计了三种交界处具有不同几何形状的纳米结构。”
在其中两种结构中，石墨烯与碳纳米管无缝结合。第三种结构与之类似，但在杂化材料中含有氮化硼纳米管。石墨烯片和碳管之间的结合将影响其磁特性。研究人员还建立了石墨烯-碳管-石墨烯这样的三明治模型。
石墨烯是一种理想导体，其原子六元环状排列，在杂化时为了与碳纳米管良好结合，发生变形。为了平衡变形的能量，节点形成了五元、七元或八元环。这导致电流在经过这些结时产生变化，将杂化材料转化为半导体。
研究人员的计算使他们能够模拟出一些效果。例如，原有杂化系统的节点出现了赝磁场。
“之前的研究结果显示，应变引起赝磁场的现象在石墨烯中发现过，但并非氮化硼-碳纳米管杂化系统固有性能“ Shahsavari说。他指出，该性能可应用于自旋电子学和纳米晶体管领域。
“在杂化材料中赝磁场引起的载流子似乎受到了外部磁场的影响”，他说“因此，考虑到碳-氮化硼杂化系统特殊的弹性和强度，赝磁场或有助于控制新材料的电子结构。” Shahsavari认为这些效果有助于实现纳米工程。
“我们的研究为一系列调谐杂化材料奠定了基础，特别是有着光明前景却缺少相关研究的氮化硼”他说。多年来，科学家们一直在研究碳基结构，但是，氮化硼和其他二维材料以及他们之间不同组合的研究也有助于开发新的材料。
该成果已发表在Carbon上。（来源：材料人）
