Foto: Joachim Rode

Doktor kortlægger nye 2D-materialer

mandag 23 okt 17

Kontakt

Kristian Sommer Thygesen
Professor
DTU Fysik
45 25 31 88

Fakta

Kristian Sommer Thygesens doktorforsvar finder sted 27. oktober på DTU. Se mere her.
DTU’s næste dr. techn., Kristian Sommer Thygesen, er i gang med at opbygge en database over kendte og kommende 2D-materialer.

Siden det ét atom tynde kulstofmateriale grafen blev opdaget for 13 år siden, er et helt nyt forskningsområde blomstret op. Forskere har nemlig opdaget – eller kunstigt fremstillet – over 1000 potentielle 2D-materialer, som kun er et eller ganske få atomer tykt. Men med så mange helt nye materialer, hvem har så overblikket? Et godt bud er professor Kristian Sommer Thygesen fra DTU Fysik, der forsvarer sin doktorafhandling 27. oktober.

De nye materialer er så tynde, at man kalder dem todimensionelle (2D-) materialer. De spænder bl.a. over isolatorer, halvledere, metaller, superledere, og magneter. Så nu forskes der ikke i ét vidundermateriale, men i over 1000 materialer af forskellig type og til forskellig anvendelse.

Kristian Sommer Thygesen viser bl.a. i sin doktorafhandling, hvordan han og hans forskerteam har skaffet sig en grundlæggende fysisk forståelse af en lang række 2D-materialer. Sammen med kvantemekaniske computerberegninger, udført på DTU’s supercomputer Niflheim, har det sat ham og kollegerne på Center for Nanostruktureret Grafen i stand til at forudsige en række af de nye 2D-materialers egenskaber.

"Det handler om at forstå, hvordan elektroner opfører sig i disse materialer, og hvad der bestemmer deres energiniveauer. Det er helt afgørende for, hvad de kan anvendes til. Og det kan afsløre, om et materiale kunne være en kandidat til solceller, katalyse, optiske sensorer, LED-dioder, batterier eller elektroniske komponenter," siger Kristian Sommer Thygesen.

"Nu får vi måske 1000 legoklodser, og så kan vi i princippet tage to vilkårlige og sætte dem sammen. Når vi bliver rigtig dygtige til den leg, kan vi begynde at bygge helt nye materialer op. "
Kristian Sommer Thygesen

Han understreger dog, at feltet stadig er så ungt, at det er svært at udpege bestemte teknologier, hvor 2D-materialerne kan gøre den væsentligste forskel.

Udfordringerne er nemlig stadig store, fortæller han, og udregningerne kommer også med nogen usikkerhed. Men sætter man en computer til at kortlægge egenskaberne og får sorteret materialer fra på den måde, så kan man fokusere mere af den dyrebare laboratorietid på de mest lovende materialer.

Legoklods i to dimensioner

På det seneste har forskningen taget endnu en drejning. Ved at sætte forskellige typer 2D-materialer sammen i lag bliver det – måske – muligt at lave materialer, hvor forskellige egenskaber kombineres, og det åbner for helt nye muligheder. Så hvor forskerne for ganske få år siden havde én kulsort legoklods – grafen – så har de nu en kasse med langt flere farver og former.

"Nu får vi måske 1000 legoklodser, og så kan vi i princippet tage to vilkårlige og sætte dem sammen. Når vi bliver rigtig dygtige til den leg, kan vi begynde at bygge helt nye materialer op," fortæller Kristian Sommer Thygesen.

Men går man bare i gang med at bygge uden vejledning, kommer det til at tage lang tid. Og det er også baggrunden for, at Kristian Sommer Thygesens katalog over 2D-materialer og deres egenskaber i år er lanceret som en online-database, hvor forskere fra hele verden kan blive klogere på, hvilke materialer, der kan bruges til netop deres arbejde.

"Ambitionen er, at vi skal have omkring 1000 kortlagte materialer i databasen inden årsskiftet. Af disse vil kun cirka 50 være blandt de allerede kendte, mens resten vil repræsentere helt nye kandidater. Og det bliver gratis at benytte databasen. Det er der, feltet bevæger sig hen, og jeg kan godt lide idéen; at vi åbent deler vores data med hinanden for at højne gennemsigtigheden, reproducerbarheden og effektiviteten af vores forskning."

Nyheder og filtrering

Få besked om fremtidige nyheder, der matcher din filtrering.