在美国能源部埃姆斯实验室和美国东北大学的合作中，科学家们开发了一个模型，用于预测夹在石墨烯等二维或二维以下材料之间的金属纳米晶体或“岛屿”的形状。这一进展使二维量子材料更接近电子领域的应用。艾姆斯实验室的科学家是二维材料方面的专家，最近发现了一种铜和石墨的化合物，这种化合物是通过在高温和超高真空环境下将铜沉积在离子轰击的石墨上而产生。这就产生了铜岛的分布，被埋在由几层石墨烯组成的超薄“毯子”下。
博科园：艾姆斯实验室科学家、爱荷华州立大学(Iowa State University)化学与材料科学与工程杰出教授帕特·泰尔(Pat Thiel)表示：由于这些金属岛可能在电子应用中充当电触点或散热器，它们的形状以及它们如何达到这种形状，是控制这些材料的设计和合成的重要信息。艾姆斯实验室的科学家们使用扫描隧道显微镜艰难地测量了100多个纳米尺度铜岛的形状。这为东北大学机械与工业工程系和艾姆斯实验室的研究人员联合开发理论模型提供了实验基础。
艾姆斯实验室和东北大学开发并验证了一个模型，该模型可以预测二维材料包裹金属纳米颗粒的形状。石墨烯的顶部覆盖层可以抵抗变形，向下“挤压”金属纳米颗粒，迫使其极低且极宽。图片：Ames Laboratory
这个模型很好地解释了数据，唯一的例外是铜岛高度小于10纳米，这将是进一步研究的基础。东北大学博士生斯科特e朱利安(Scott E. Julien)说：我们喜欢看到我们的物理学得到应用，这是一种美妙的应用方式，能够模拟石墨烯覆盖铜岛时的弹性响应，并用它来预测岛屿的形状。研究表明，石墨烯的顶层能够抵抗生长中金属岛施加的上行压力。实际上，石墨烯层向下挤压并压扁了铜岛。考虑到这些影响以及其他关键的能量学，导致了对一种普遍、或与尺寸无关岛屿形状的意外预测，至少对一种给定金属的足够大岛屿是如此。
研究助理Ann Lii-Rosales说：这一原理也适用于其他金属和其他层状材料，实验上，我们想看看我们是否可以用同样的配方在其他类型层状材料下合成金属，并获得可预测的结果。在《纳米尺度》上发表的论文《压缩纳米晶体:嵌入在层状材料表面下金属团簇的平衡结构》(Nanocrystals: Equilibrium Configuration of Metal Clusters Embedded under The Surface of a layer Material)进一步讨论了这一研究，这项研究是埃姆斯实验室和东北大学合作进行。
