頂刊快訊 | 計算材料前沿最新學術進展精選【第10期】

1、石墨烯超導：Li修飾的單層石墨烯超導性能第一性原理計算

First-principles calculations of the superconducting properties in Li-decorated monolayer graphene within the anisotropic Migdal-Eliashberg formalism (PRB, 2016, DOI: 10.1103/PhysRevB.94.064509)

圖1 LiC6的電子-聲子耦合強度λk分布

紐約州立大學賓漢姆頓大學的E. R. Margine（通訊作者）等人通過從頭算各向異性Migdal-Eliashberg形式考察了配對機制以及最近發現的Li修飾單層石墨烯超導體中的超導帶隙性質。研究結果提供的證據表明Li修飾單層石墨烯的超導轉變可以利用標準聲子介導機制加以解釋。

文：天行健

2、拓撲絕緣體：一維、二維和三維平凡系統和拓撲系統的本征自旋霍爾電導率

Intrinsic spin Hall conductivity in one-, two-, and three-dimensional trivial and topological systems?(PRB, 2016, DOI: 10.1103/PhysRevB.94.085410)

圖2（a）碘化鍺烯（b）氫化純鍺烯和（c）氫化鍺烯的自旋霍爾電導 （實線為實部，虛線為虛部）

德國耶拿市弗里德里希·席勒大學的J. Furthm ¨ uller（通訊作者）等人利用從頭算相對能帶結構計算了三維（3D）、二維（2D）和一維（1D）材料的頻率依賴自旋霍爾電導，如體半導體材料、原子級薄的晶體和它們的納米帶。除了維度的影響之外，該文章還研究了平凡絕緣體和拓撲絕緣體（TIS）之間的差異。

文：天行健

3、四方ZrO2：應變對四方氧化鋯穩定性的影響

Effects of strain on the stability of tetragonal ZrO2?(PRB，2016，DOI: 10.1103/PhysRevB.94.054108)

圖3 四方混排z方向，采用振幅δz計算能量分布

加州大學圣塔芭芭拉分校的Anton Van der Ven（通訊作者）等人研究了在四方ZrO2中，應力與氧混排自由度間的耦合。這種耦合決定了在四方孿晶結構的ZrO2中的鐵彈切換機制。研究人員引入混排順序參數，它能夠方便地描述一組變量中的所有對稱等效四方型。利用密度泛函理論，計算了能量作為應力、混排順序參數的函數，并作為偏差應變的函數，構造了相圖來描繪相穩定性和動力不穩定性的開始。研究還表明在絕對零度時，處于高溫平衡體積的典型體積時，四方氧化鋯是動態不穩定的。在此之前，從沒有關于不穩定的聲子帶使四方氧化鋯變為斜方晶相的報道。最重要的是，隨體積增加的動力學不穩定性的出現，為準諧近似的適用性提供了重要意義，同時也提出了四方ZrO2在高溫下的熱力學本質和力學性能的根本問題。

文：lyh_wv

4、表面化學：Au/TiO2表面CO的催化氧化過程的相關活性位點及途徑研究

CO Oxidation on Au/TiO2: condition- dependent active sites and mechanistic pathways?(J. Am. Chem. Soc., 2016, DOI: 10.1021/jacs.6b04187)

圖4 左：在壓力為P(O2)=5 kPa，P(CO)=10 kPa條件下CO2產率的Arrhenius圖；右：分子模擬動力學過程圖

近日，據美國西北太平洋國家實驗室界面催化研究所的Roger Rousseau（通訊作者）團隊報道，他們利用從頭算電子結構與分子動力學模擬的理論以及通過建立微觀動力學模型的方法，在原子級尺度中系統地研究了CO被Au/TiO2復合催化劑催化氧化的過程與機理，從而發現了一種全新的單一金原子Mars van Krevelen（DMvK）以及在集群/氧化物界面中單原子/納米顆粒兩相復合的機制。

文：Carbon

5、東南大學：少層黑磷在光致環境下的降解機理與保護措施研究

Light-Induced Ambient Degradation of Few-Layer Black Phosphorus: Mechanism and Protection (Angew. Chem. Int. Ed., 2016, DOI: 10.1002/anie.201605168)

圖5（a）光致寡層BP的降解過程圖示；（b）單層BP的Heyd–Scuseria–Ernzerhof（HSE）帶結構；（c）與真空能量相關的寡層BP的最高價帶和最地導帶圖。

近日，東南大學物理系王金蘭教授和陳乾（共同通訊作者）等利用從頭算電子結構計算和分子動力學模擬的方法對寡層黑磷在光致環境下的降解的相關機理與保護措施進行了研究，并對寡層黑磷（FLBP）的光致降解有了原子層面上的認識，從而探究出了一條使黑磷對水和空氣具有持續排斥性的可能途徑。

文：Carbon

6、硅納米線：晶型對同質結硅納米線的太陽光吸收的影響

Crystal Phase Effects in Si Nanowire Polytypes and Their Homojunctions?(Nano Lett., 2016, DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b02362)

圖6 立方晶格和六方晶格的硅納米線的吸收光譜

基于實驗可以靈活地合成各種晶型的硅納米線，最近，法國巴黎-薩克雷大學科學家Michele Amato與西班牙的科學家Riccardo Rurali（共同通訊作者）合作，利用第一性原理計算，表明相比于間接能隙的立方晶格，在可見光范圍內直接能隙的六方晶格的硅納米線可以吸收更多的太陽光，這為設計更加高效的硅太陽能板提供了一種可能的思路。

文：楊金榮

本期內容由材料人編輯部計算材料組carbon、天行健、楊金榮和lyh_wv供稿，材料牛編輯整理。

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