自被發(fā)現開始，石墨烯就以其獨特性能引起全球廣泛關注，它被寄望于下一代電子產品，工業(yè)裝備和工具的新型涂層，生物醫(yī)學技術革新等。但它最大的問題還是批量化生產，最新研究顯示液態(tài)銅催化可能是一種有前途的量產方法，但由于深層機理了解仍有限，所以該方法還處于研究階段。近日，為了應對這些挑戰(zhàn)并幫助開發(fā)更快生產石墨烯的方法，慕尼黑工業(yè)大學 (TUM) 的一組研究人員利用超級計算機進行模擬，相關成果發(fā)表在化學物理期刊（Journal of Chemical Physics）上。https://doi.org/10.1021/acsnano.0c10377

液態(tài)銅上生長石墨烯MD模擬

石墨烯的工業(yè)應用需要實現低沉本可靠的高質量生產。目前很有前途的一種方法是利用液態(tài)金屬催化劑促進石墨分子前提在液態(tài)金屬表面自組裝生成石墨烯片。但它也有一些問題需要解決。比如熔化所使用的典型金屬（如銅）所需的高溫，這種極端工況無法讓研究人員觀察調整其正確生成。而通過計算機模擬是一個可行的方式。

但是，模擬動態(tài)系統(tǒng)（例如液體）的行為并非沒有其自身的復雜性。研究小組的Andersen說，“描述這樣的事情的問題是你需要應用分子動力學 (MD) 模擬來獲得正確的采樣，當然，還有系統(tǒng)大小——你需要有一個足夠大的系統(tǒng)來準確模擬液體的行為。”與實驗不同，分子動力學模擬使研究人員能夠從各種不同的角度觀察原子尺度上發(fā)生的事件，或者暫停模擬以關注不同方面。但其中最主要的是精度和成本之間的折衷——當依賴準確的從頭算方法來驅動 MD 模擬時，獲得足夠大且持續(xù)時間足夠長的模擬以有意義的方式準確地模擬這些反應的計算成本非常高。

該團隊使用這些高度準確的模擬來幫助開發(fā)更便宜的方法來驅動 MD 模擬，以便在不影響準確性的情況下模擬更大的系統(tǒng)和更長的時間尺度成為可能。“模擬和實驗雙管齊下至關重要。”

編譯 YUXI