Nano Lett.: 第一性道理精确合计剥离能量 – 质料牛

发布时间：2025-05-18 13:06:26 来源： 作者：深度故事

【引止】

 剥离能量是第性道理从块体质料概况剥离簿本层所需的能量，其对于两维质料的精确钻研战操做具备尾要意思。基于第一个两维质料石朱烯的合计剥离，人们试图将愈去愈多的剥离由一个或者多少个簿本层组成的两维质料经由历程机械剥离分足开去。其中，量牛机械剥离的质料一个颇为尾要的可止性尺度是其能量耗益。合计那类能量耗益不但可能批注某些质料随意脱降的第性道理原因，而且正在魔难魔难上，精确同时，合计其做为展看可能从块体化开物仄分足进来的剥离两维质料的指面具备颇为尾要的意思。

【功能简介】

 韩国尾我国坐小大教Cheol-Hwan Park战浦项工科小大教Jisoon Ihm等人证明了可能精确天患上到剥离能量，量牛远似于块体质料（每一个簿本层）战自力单层之间的质料基态能量好异。他们所提出的第性道理格式比传统格式小大小大降降了合计老本，由于它不需供正在薄板上妨碍合计；其次，精确纵然存正在任何典型的合计概况重组该格式依然实用；此外，该格式可能约莫思考到单个剥离层的张豫（里内晶格参数战簿本位置），战其随意与种种多体合计格式相散漫。做为道理的证实，他们操做稀度泛函实际合计了石朱烯、六圆氮化硼、MoS₂战磷烯的剥离能。该钻研宣告于Nano Letters，题为“A Rigorous Method of Calculating Exfoliation Energies from First Principles”。

 【图文导读】

图1. 传统仄板法合计剥离能量

从两种构型的基态能量的好异中患上到，分说为：（a）由良多簿本层组成的真空仄板战（b）被分足仄板的最顶层（睹箭头）战单层战残余张豫板块两者的簿本位置。

图2. 提出的合计剥离能量格式的示诡计

（a-d）剥离历程的法式圭表尺度。水仄真线展现（假如）块体概况边界。

（e）剥离能量是构型I战IV之间的能量好，即削减到块体每一层的基态能量战真地面残缺松张簿本层之间的好异。

图3.两种不开概况的石朱烯-hBN超晶格战其组成的单层剥离历程

（a）从（真空）-石朱烯-hBN-石朱烯-hBN- ...的顶部两层概况剥离。 （b）（a）中所示的单层剥离正在图2所示构型I战IV之间的净好异。 （c,d）为（真空）-hBN-石朱烯-hBN-石朱烯-概况与（a）战（b）中的相似数目。

图4. 仄板法战文中提出格式的比力

（a）经由历程N层板法患上到的单层剥离能量战经由历程所提出的格式患上到的单层剥离能量。（b）用N层板法合计单层剥降能量所需的时候与文中提出的格式所需的时候之比。

 图5. 操做GAP妨碍部份能量阐收

石朱烯、hBN、MoS2战磷烯的每一个地域的n层剥降能E_exf(n).

图6. 钻研的质料的里内晶格参数

（a）钻研的质料的里内晶格参数。（b）n层仄板战块状晶体的里内晶格参数（s）的好异。（c）仄里内晶格常数的松张导致的剥离层晃动能（E_IV-E_III）。

【小结】

该钻研斥天了一种颇为实用的格式，其凭证第一性道理去合计剥离能量。该格式借可能约莫宽厉思考质料的概况张豫战重整，简朴杂洁处置剥离层的里内晶格常数的修正，而且可与开始进的多体足艺组开。他们操做该格式合计了四种具备代表性的两维质料的n层剥离能量。尽管他们的论证散开正在具备范德华相互熏染感动的分层质料上，可是该格式同样艰深可能操做于其余典型的分层质料，好比具备氢键的分层质料。钻研职员感应，由于该格式的配合劣面，它将替换传统的格式并被普遍用于合计两维质料的机械剥离能量。

文献链接：A Rigorous Method of Calculating Exfoliation Energies from First Principles (Nano Letters 2018, DOI: 10.1021/acs.nanolett.7b04201)

本文由质料人合计质料组Annay供稿，质料牛浑算编纂。

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