محاسبات و شبیه‌سازی‌های مواد کم‌بعد: تنظیم خواص برای کاربردها ۲۰۲۲
Calculations and Simulations of Low-Dimensional Materials: Tailoring Properties for Applications 2022

راهنمای جامع روش‌های محاسبه و شبیه‌سازی خواص مواد کم‌بُعد

مواد دو‌بعدی، مانند گرافن و اکسیدهای دوبعدی، موادی هستند که ضخامت‌شان به حدی کم است که به مقیاس اتمی نزدیک می‌شود. کاربردهای بالقوه این مواد در گستره وسیعی از زمینه‌های علمی و صنعتی وجود دارد. در دوران گذشته، تمرکز در زمینه مواد کم‌بُعد بر آزمایش‌های مستقیم برای نشان دادن خواص، واکنش‌ها و کاربردهای بالقوه این مواد بود؛ اما در سال‌های اخیر، محاسبات و شبیه‌سازی نشان داده‌اند که قدرت پیش‌بینی قابل توجهی دارند و دوره بین طراحی و به‌کارگیری این مواد بالقوه حیاتی را کاهش می‌دهند.

محاسبات و شبیه‌سازی مواد کم‌بُعد اولین بررسی جامع این رویکرد جدید و هیجان‌انگیز به مواد کم‌بُعد را ارائه می‌دهد. این کتاب خوانندگان را در فیزیک بنیادی و طیف وسیعی از روش‌های محاسبه و شبیه‌سازی راهنمایی می‌کند که هر کدام ظرفیت‌های پیش‌بینی متفاوتی دارند. تسلط بر این روش‌ها، خوانندگان را قادر می‌سازد تا خواص مواد خاص را به طور دقیق به سمت کاربردهای دنیای واقعی هدایت کنند و اطمینان از مکانیک اساسی و طیف وسیعی از نتایج ممکن را فراهم می‌آورد.

خوانندگان محاسبات و شبیه‌سازی مواد کم‌بُعد همچنین موارد زیر را خواهند یافت:

• پوشش گسترده‌ای از خواص مواد، از جمله خواص الکترونیکی، اسپینی، مغناطیسی، فوتونی، نوری، الکتروشیمیایی و خواص انتقال
• بحث در مورد کاربردهای بالقوه در زمینه‌هایی مانند الکترونیک، اسپینترونیک و ولیترونیک
• بررسی کاربردهای بالقوه بیشتر در رابطه با فاز کوانتومی هال، فوتونیک، اپتوالکترونیک، مولتی فروئیک و فوتوکاتالیست

محاسبات و شبیه‌سازی مواد کم‌بُعد یک مرجع مفید برای دانشمندان علم مواد، متخصصان الکتروشیمی، شیمیدانان معدنی، شیمیدانان فیزیک، شیمیدانان نور و کتابخانه‌هایی است که از این مشاغل پشتیبانی می‌کنند.

A comprehensive guide to methods for calculating and simulating the properties of low-dimensional materials

Two-dimensional materials are those, such as graphene and 2D oxides, whose thickness is so small as to approach the atomic scale. Potential applications for these materials exist in an enormous range of scientific and industrial fields. A previous era of low-dimensional materials focused on direct experimentation to demonstrate the properties, reactions, and potential applications of these materials; however, in recent years, calculation and simulation have been shown to have considerable predictive power, reducing the period between design and deployment of these potentially critical materials.

Calculations and Simulations of Low-Dimensional Materials offers the first comprehensive survey of this exciting new approach to low-dimensional materials. It guides readers through the foundational physics and through a range of calculation and simulation methods, each with different predictive capacities. Mastery of these methods will enable readers to narrowly tailor the properties of particular materials towards real-world applications, providing confidence in the underlying mechanics and in the range of possible outcomes.

Calculations and Simulations of Low-Dimensional Materials readers will also find:

• Broad coverage of material properties, including electronic, spin, magnetic, photonic, optical, electrochemical and transport properties
• Discussion of potential applications in areas such as electronics, spintronics, and valleytronics
• Examination of further potential applications regarding quantum Hall phase, photonics, optoelectronics, multiferroic, and photocatalysis

Calculations and Simulations of Low-Dimensional Materials is a useful reference for materials scientists, electrochemists, inorganic chemists, physical chemists, photochemists, and the libraries that support these professions.