23 października 2024 w gmachu Instytutu Podstawowych Problemów Techniki Polskiej Akademii Nauk w Warszawie odbyła się publiczna obrona pracy doktorskiej pt. “Design and Optimization of 2D Nanostructures based on Molybdenum“. Autorem rozprawy jest Pan mgr inż. Mohammed Javeed Akhter, natomiast promotorem dr hab. inż. Wacław Kuś prof. PŚ. Recenzentami w postępowaniu byli: prof. dr hab. inż. Anna Kucaba-Piętal z Politechniki Rzeszowskiej, dr hab. inż. Łukasz Rauch prof. Akademii Górniczo-Hutniczej oraz prof. dr hab. inż. Wojciech Sumelka z Politechniki Poznańskiej.
Streszczenie rozprawy:
Wśród materiałów stosowanych w elektronice nowej generacji pojawił się niezwykle obiecujący dwuwymiarowy dwusiarczek molibdenu, czyli MoS2, pojedyncza warstwa mineralnego molibdenitu. W literaturze znaczną uwagę poświęcono jego właściwościom elektromechanicznym, uwolnienie jego pełnego potencjału zależy od dokładnego zrozumienia jego własności mechanicznych. To zrozumienie jest szczególnie istotne w kontekście zastosowania MoS2 zarówno w nanourządzeniach, takich jak czujniki i tranzystory, jak i materiałach kompozytowych, gdzie jego potencjał do zastąpienia krzemu jako materiału wzmacniającego wynika z stale obecnego wyzwania, jakim jest miniaturyzacja w elektronice. Istnieje jednak krytyczna bariera w postaci mechanicznie słabych powierzchni międzyfazowych, które tworzą się, gdy MoS2 wchodzi w kontakt z przylegającymi materiałami. Aby wypełnić tę lukę i utorować drogę systemom opartym na MoS2, w niniejszej pracy zgłębiono mechaniczne własności dwuwymiarowego MoS2 przy użyciu narzędzi statyki i dynamiki molekularnej. Pierwsza część tej pracy obejmuje badanie właściwości mechanicznych MoS2, ze szczególnym uwzględnieniem wpływu defektów występujących w strukturze. Nadrzędnym celem jest odpowiedź na pytanie w jaki sposób defekty wpływają na jego własności mechaniczne. Dzięki symulacjom obejmującym losowo rozmieszczone defekty w zakresie od 0% do 25% liczby atomów, badanie pozwala określić wpływ tych niedoskonałości na właściwości sprężyste materiału, przy czym szczególnie zauważalny spadek wartości własności obserwuje się przy najwyższej liczbie defektów. Te spostrzeżenia pozwalają w przyszłości na projektowanie nanourządzeń 2D opartych na MoS2. Opierając się na wynikach w pierwszej części pracy, druga podejmuje próbę optymalizacji nanostruktury MoS2. Wykorzystując możliwości algorytmu ewolucyjnego (EA), badanie ma na celu zaprojektowanie jednowarstwowych nanostruktur 2D MoS2 o precyzyjnie dostosowanych właściwościach mechanicznych. To podejście, w którym EA współpracuje ręka w rękę z symulacjami dynamiki molekularnej, skutecznie określa optymalny rozmiar eliptycznych pustek wymaganych do osiągnięcia pożądanych właściwości mechanicznych. Sukces tej metodologii podkreśla jej skuteczność potencjał w dostosowywaniu właściwości mechanicznych nanostruktur MoS2.
