Dr Kasra Momeni, biträdande professor i maskinteknik och chef för Advanced Hierarchical Materials by Design Lab vid Louisiana Tech University, har upptäckt en ny mekanism för att stärka nanomaterial och skräddarsy deras egenskaper för att bygga överlägsna strukturer.

Momeni, i samarbete med forskare från Wright State University och University of Göttingen i Tyskland, har avslöjat en ny väg för att konstruera nanomaterial och skräddarsy deras egenskaper. Denna ytterligare dimension som läggs till materialdesignen öppnar nya dörrar för att bygga överlägsna material genom att konstruera deras atomstruktur. Den föreslagna metoden kan också användas för att justera materialets kemi, vilket är viktigt för att utforma nya katalytiska material som förbättrar de kemiska processerna.

"Stackningsfel i nanomaterial förändrar stressfördelningen drastiskt, eftersom de långa sträckningsfältna samverkar med gränserna i dessa material, "sa Momeni." Den komplexa karaktären hos de påfrestningar som bildas i nanotrådar, som ett resultat av överlagring av spänningsfälten från ytavslappning och rekonstruktion samt staplingsfelspänningsfält, ändrar misslyckandemekanismen för nanotrådarna. "

Atomistiska simuleringar indikerar att förekomsten av staplingsfel resulterar i en inhomogen spänningsfördelning i nanotrådarna på grund av förändringen i tecken på spänningsfält på de två sidorna av stapelfel (dvs. tryckspänning på ena sidan och dragspänning på andra sidan) . Detta inhomogena spänningsfält resulterar i ett osymmetriskt mekaniskt svar hos nanotrådarna under drag- och tryckbelastningar. De avhoppade nanotrådarna med diametrar mindre än 1,8 nm och ett enda stapelfel, förvånande, har högre avkastningsspänning jämfört med sina motsvarigheter med perfekta strukturer.

"Detta överraskande beteende beror på samspelet mellan stressfält vid stapelfel med stressfältet av avslappnade och rekonstruerade ytor i tunna nanotrådar, "Momeni sa." Vi förväntar oss liknande resultat i andra 1D -nanomaterial med stapelfel, där inhomogena spänningar bildas. Den utvecklade atomistiska modellen banar väg för att studera effekten av olika stapelfelfördelningar och tekniska defekter för att skräddarsy materialegenskaper. "

"Dr Momeni anlände till Louisiana Tech i augusti förra året och har slagit på marken, "sa Dr David Hall, chef för anläggningsteknik, konstruktionsteknik och maskinteknik på Louisiana Tech. "Hans upptäckt av en metod för att stärka material genom samspelet mellan atomär materialegenskaper är ett viktigt och grundläggande bidrag inom beräkningsmekanik.

"Dr Momeni är i framkant av ett nytt forskningsområde som använder superdatorer för att förstå och designa nya material, och vi är glada över att ha honom på vår fakultet. "

Momeni har fått forskning publicerad i prestigefyllda tidskrifter som t.ex. Nano bokstäver , Nano Energy , och Vetenskapliga rapporter , och har fått stor uppmärksamhet.