Учёные Челябинского государственного университета совместно с исследователями из Китая и Саудовской Аравии разработали инновационный метод, который значительно расширяет возможности прогнозирования свойств графеновых плёнок. Графен — материал, состоящий из одного слоя атомов углерода, давно привлек внимание учёных благодаря своей исключительной прочности и уникальным механическим, тепловым и электронным характеристикам. Однако точное моделирование его поведения в различных условиях оставалось серьёзной проблемой из-за недостаточной изученности аналитических моделей в пространстве с параметрами (2+1).
Профессор Александр Вохминцев и его команда создали алгоритм, способный решать сложные математические уравнения, описывающие поведение графеновых плёнок на новом уровне точности. Они использовали модифицированные версии методов Khat III и Khat II, которые позволяют описать характеристики материала с учётом всех тонкостей взаимодействий на атомном уровне. Благодаря этому научному прорыву учёные уверены, что их разработка станет основой для создания новых материалов с заданными свойствами, что значительно расширит сферы применения графена — от электроники и нанотехнологий до медицины и фотоники.
Графен, открытый в 2004 году, считается одним из самых перспективных материалов современности. Его механическая прочность сопоставима с алюминиевой фольгой, толщину которой графен превышает в тысячу раз, при этом обладая уникальной электропроводностью и теплопроводностью. Для применения в высокотехнологичных проектах крайне важно точно предсказать, как графен будет вести себя под воздействием электрического тока, тепловых нагрузок и механических воздействий. Однако до сих пор существующие аналитические модели были недостаточно развиты, что ограничивало возможности использования этого материала в новых устройствах.
Созданный алгоритм позволяет устранить эти ограничения и даёт возможность разрабатывать графеновые покрытия и плёнки с заранее заданными свойствами. Это, по мнению исследователей, откроет новые горизонты в области прикладной науки и позволит значительно повысить эффективность и надёжность электронных компонентов, биомедицинских устройств и нанотехнологий. Результаты работы уже вызвали интерес среди международного научного сообщества, которое видит в этом шаг к новому этапу в развитии материаловедения.