不管是高溫超導體，還是能完全彎曲液體的可彎曲金屬和織物的改進的能量存儲，材料科學家都研究並了解了固體中原子相互作用的物理原理，最終找到了方法tha娛樂城捕魚達人我們在日常生活的各個方面都使用的流動材料。
但是，材料科學研究的前沿並不麻將王換現金在於煉金術的反複試驗。為了更好地理解和改進當今的材料，研究人員必須能夠在原子級和極端條件下研究材料的性能。結果，研究人員越來越依賴於模擬來補充或告知實驗材料的性能和行為。
由Helmholtz-Zentrum Dres。den-Ros。s。endorf的物理學家Arkady Kras。heninnikov博士領導的一組研究人員與實驗人員合作，回答了有關材料性能的基本問題，並且該團隊最近取得了重大突破-實驗人員能夠實時觀察置於兩個石墨烯片之間時鋰原子的行為。石墨烯片是研究人員認為的2D材料，因為它只有一個原子厚，這使得可以在透射電子顯微鏡（TEM）實驗中觀察鋰原子的運動。
通過高斯（Gaus。s。）超級計算中心（GCS）訪問超級計算資源，Kras。heninnikov的團隊可以使用高性能計算中心斯圖加特（HLRS）的Hazel Hen超級計算機來模擬，確認和擴展該團隊的實驗結果。這項合作作品最近發表在《自然》雜誌上。
Kras。heninnikov說：“ 2D材料展現出有用而令人興奮的特性，不僅可以用作TEM中的支持，而且可以用於許多不同的應用中。” “基本上，二維材料處於材料研究的前沿。這些材料大概有成千上萬，實際上已經製作了約50種。”
在顯微鏡下
為了更好地通過實驗了解2D材料，如今研究人員常規使用TEM。該方法允許研究人員懸掛材料的細小薄片，然後在其上運行高能電子束，最終創建研究人員可以研究的材料的放大圖像，就像電影放映機從捲筒上拍攝圖像並投影一樣它們放到更大的屏幕上。從材料的角度出發，實驗者可以更好地繪製和估計原子的位置和排列。
不過，高能束不僅可以幫助研究人員觀察材料，而且還可以研究2D材料的電子特性。此外，研究人員可以利用TEM中的高能電子從材料中剔除出單個原子，從而了解材料的行為如何根據結構變化而變化。
最近，來自斯圖加特馬克斯·普朗克固體研究所和烏爾姆大學的實驗人員希望更好地了解鋰顆粒如何在兩個原子薄的石墨烯片之間相互作用。更好地理解鋰的嵌入，或將鋰放置在另一種材料（在本例中為石墨烯）的層之間，可以幫助研究人員開發新的方法來設計更好的電池技術。實驗人員從TEM獲得數據，並要求Kras。heninnikov及其合作者使用仿真對實驗進行合理化。
通過仿真，研究人員可以從各種不同的角度查看材料的原子結構，並且還可以幫助加快嘗試錯誤的方法，從而完全通過實驗來設計新材料。 Kras。heninnikov說：“模擬不能完全發揮作用，但是它們確實可以限制可能的變體的數量，並顯示前進的方向。” “模擬可以為從事基礎研究和行業工作的人們節省金錢，結果，計算機建模變得越來越受歡迎。”
在這種情況下，Kras。heninnikov和他的合作者發現實驗者的原子核大老爺娛樂城坐標或材料中粒子的位置將不穩定，這意味著材料將違反量子力學定律。利用模擬數據，Kras。heninnikov和他的合作者提出了一個不同的原子結構，當團隊重新進行實驗時，發現與模擬是完美匹配。
Kras。heninnikov說：“有時您並不需要真正的理論來理解基於實驗結果的原子結構，但是有時候，如果沒有與實驗緊密結合的精確計算方法，就無法理解其結構。”
實驗人員首次能夠實時觀察鋰原子的行為娛樂城體驗金500如果將它們放在兩個石墨烯片之間，並藉助模擬，可以洞悉原子的排列方式。以前假設在這種排列中，鋰將被構造為一個原子層，但是模擬表明鋰至少在雙層石墨烯中可以形成雙層或三層，導致研究人員尋找新的矽娛樂城賺錢是提高電池效率。
向前充電
Kras。heninnikov指出，儘管在過去十年中模擬取得了長足進步，但仍有改進的空間。該團隊可以有效地在一段時間內對1,000個原子系統進行第一性原理模擬，以觀察短期（納秒級）物質相互作用。下一代超級計算機具有更大的核心數量，這將使研究人員可以在模擬中包含更多原子，這意味著他們可以對所討論材料的更真實和有意義的切片進行建模。
根據Kras。heninnikov的說法，更大的挑戰與研究人員可以模擬材料相互作用多長時間有關。為了研究長時間內發生的現象，例如應力如何在金屬中形成並傳播裂紋，研究人員需要能夠模擬幾分鐘甚至幾小時才能觀察到材料如何變化娛樂城賺錢s。也就是說，研究人員還需要在模擬中採取非常小的時間步長，以準確地模擬超快速原子相互作用。簡單地使用更多的計算內核可以使研究人員更快地對大型系統進行計算，但是如果達到某個“並行化”閾值，則不能使每個步驟都更快。
打破這種僵局將需要研究人員重新設計算法，以更有效地計算大量核心上的每個時間步長。 Kras。heninnikov還指出，基於量子計算設計代碼可以使仿真能夠觀察到更長時期內發生的物質現象-“量子計算機”對於模擬量子現象可能是完美的。無論研究人員走了什麼方向，Kras。heninnikov都指出，通過GCS和PRACE訪問超級計算資源使他和他的團隊不斷取得進步。他說：“如果沒有良好的計算資源，我們的團隊就無法進行出色的研究。”
本文已從高斯超級計算中心提供的材料中重新發布。注意：材料的長度和內容可能已被編輯。有關更多信息，請聯繫引用的來源。
參考：Kühne，M.，Börrnert，F.，Fecher，S.，Ghorbani-As。l，M.，Bis。kupek，J.，Samuelis。，D.，…Smet捕魚達人攻略，J.H.（2018）。兩張石墨烯片之間鋰的可逆超重排序。自然，564（7735），234. https。://doi.org/10.1038/s。41586-018-0754-2
