多尺度显微镜跨越原子,Moir´e和中索量表已使工程化石墨烯的平衡结构。然而,对operando成像技术的时间限制使Moir´e缩放了可访问的空间分辨率,从而限制了我们对石墨烯非平衡过程原子机制的理解。为了将原子量表特征与operando显微镜一起包含,我们开发了一种Moir'E计量理论,该理论会渗透到Moir´e量表中的原子尺度结构,从而形成了一个桥梁,直达Operando Mi-Croscopy。该理论基于原子量表模型,该模型控制原子结构,并通过模拟将其促进到Moir'E量表。我们通过相关应用:化学蒸气沉积过程中石墨烯的核合并来引入此问题。我们开发了两个机械原子量表模型,这些模型控制了晶界的传播和结构,从而阐明了通过单个二聚体的附着来形成边缘位错,断开连接和晶界的方式。通过键卷积的模拟将原子模型带到Moir'E量表,并根据Operando In-Operando扫描隧道显微镜的结果测试了所得的Moir'E计量理论。通过证明我们可以从Moir´e模式中识别原子量表缺陷,我们强调了Moir'E计量学如何从Operando观察石墨烯结构的生长过程中实现决策,从而为在可扩展合成条件下的石墨烯原子结构设计铺平了道路。
晶粒边界(GB)溶质分离通常与GB的互惠有关,与众所周知的Fe(S),Fe(P)和Fe(Sn)系统1-5有关。但是,许多合金元素并不是一开始或不隔离。溶剂(宿主)和GB隔离的某些组合导致边界增强3,6-10,或提供其他有益的特性,例如热稳定性11-14和改善的机械性能15-17。成功的合金设计越来越多地需要对GB隔离和封闭的细微理解。过去几年在理解该问题的隔离部分方面取得了显着的进展,其中大量数据是针对在多晶环境中GBS中存在的全部原子位置中播种的热力学数量的大量图形,这些数据是在多晶环境中播种的。但是,这个问题的封封部分仍然是许多合金尚未提供自洽数据的大图。最近汇总已发布的数据集的尝试说明了与多种方法生成的数据之间的挑战8,21-23。此外,评估GB互惠效力的方法基于GB平板方法,通常需要大量的计算资源24-26。因此,用于计算合金设计框架27,28的GB隔离和互惠数据有限。
SSLB中的一个活跃研究领域是发展高性能和实用的SE材料,这些材料表现出高房间温度(RT)Li Ionic电导率(S 300K Z 10 3 S CM 1),对于高速电池充电/放电至关重要。4在各种无机SE类别中,硫化物SES具有较高的S 300K,以及其他所需的SE特性,例如易于加工性和高机械锻造性。5–8硫代磷酸3 PS 4(LPS)是一个有前途的SE,存在于三个已知的多晶型物中:低温G相(PMN 2 1),高温B相(PNMA)和高温A相(CMCM)。8,9,B -lps以其较高的S 300K(最高10 4 s cm 1)和便利合成而闻名。10–13它在[010]晶体学方向上具有2D曲折的li扩散途径,由部分占据的4B – 4C Wyckoff站点链接组成(图1)。13个散装扩散得到了合作PS 4 3
非晶态固体材料因其离子电导率、稳定性和可加工性等优良特性,在储能领域引起了越来越多的关注。然而,与块体晶体材料相比,密度泛函理论 (DFT) 计算的规模限制和实验方法的分辨率限制阻碍了对这些高度复杂亚稳态系统的基本理解。为了填补知识空白并指导非晶态电池材料和界面的合理设计,我们提出了一个基于机器学习的原子间势的分子动力学 (MD) 框架,该框架经过动态训练,以研究非晶态固体电解质 Li 3 PS 4 及其保护涂层非晶态 Li 3 B 11 O 18 。使用机器学习势使我们能够在 DFT 无法访问的时间和长度尺度上模拟材料,同时保持接近 DFT 水平的精度。这种方法使我们能够计算非晶化能、非晶-非晶界面能以及界面对锂离子电导率的影响。这项研究证明了主动学习的原子间势在将从头算建模的应用扩展到更复杂和现实的系统(例如非晶材料和界面)方面的良好作用。
1 磁膜物理实验室,SSPA“白俄罗斯国家科学院科学与实用材料研究中心”,P. Brovki 街 19,220072 明斯克,白俄罗斯;fix.tatyana@gmail.com (TIZ);zheludkevich27@gmail.com (ALZ);ir23.by@gmail.com (IUR);bondruk625@gmail.com (AAB);katenickerd@gmail.com (EKZ);truhanov86@mail.ru (AVT) 2 南乌拉尔国立大学单晶生长实验室,列宁大街 76,454080 车里雅宾斯克,俄罗斯 3 联合核研究中心弗兰克中子物理实验室,Joliot-Curie 街 6,141980 杜布纳,俄罗斯; vershinina@nf.jinr.ru 4 杜布纳国立大学自然科学与工程科学学院,Universitetskaya Str. 19, 141980 Dubna,俄罗斯 5 白俄罗斯国立信息与无线电电子大学微纳米电子系,P. Brovki Str. 6, 220013 Minsk,白俄罗斯 6 东北大学资源环境系,沈阳市文化路 3-11 号 110819,中国;mg_dong@163.com 7 乌拉尔联邦大学物理与技术研究所,Mira Str. 19, 620002 Yekaterinburg,俄罗斯;mokhamed.khanfi@urfu.ru 8 核材料管理局,El Maadi,开罗 PO Box 530,埃及 9 伊斯拉大学理学院物理系,Al Hezam Road,安曼 1162,约旦; dr.mabualssayed@gmail.com 10 核医学研究系,医学研究与咨询学院,伊玛目阿卜杜拉赫曼·本·费萨尔大学,沙特阿拉伯达曼 31441 11 莫斯科谢切诺夫第一国立医科大学生物医学科技园,Bolshaya Pirogovskaya Str. 2/4,119991 莫斯科,俄罗斯;sil_m@mail.ru 12 国立科技大学 MISiS 电子材料技术系,列宁大街 4/1,119049 莫斯科,俄罗斯 * 通讯地址:dashachushkova@gmail.com (DIT);sv_truhanov@mail.ru (SVT);电话:+375-29-562-81-87 (DIT);+375-29-536-86-19 (SVT)
晶界工程 (GBE) 是改善多晶固体性能的最成功的加工策略之一。然而,GBE 过程中涉及的大量热机械过程限制了其在特定应用和材料中的使用。在这篇观点论文中,我们讨论了增材制造 (AM) 技术提供的扩大 GBE 范式适用性的机会,从而扩大了工程材料的设计空间。通过在 AM 中集成专门设计的热机械加工,可以生产具有复杂几何形状和 GBE 微观结构的块状近净成形零件。我们讨论了这一努力中的主要挑战,并提出了一些实现这一目标的可能策略,我们将其称为“增材-GBE”。
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