頂刊快訊 | 計算材料前沿最新學術進展精選【第11期】

1、香港中文大學-密度泛函理論：在拓撲絕緣體上實現穩定的鐵磁有序

General low-temperature reaction pathway from precursors to monomers before nucleation of compound semiconductor nanocrystals (PRB, 2016, DOI: 10.1103/PhysRevB.94.054113)

圖1 純Bi2Se3、Eu摻雜和Gd摻雜Bi2Se3的能帶圖和PDOS圖

為了充分了解鐵磁有序的機制進而提高鐵磁性，香港中文大學的Junyi Zhu（通訊作者）等人利用密度泛函理論方法研究了4f族過渡金屬摻雜的Bi2Se3。據預計，Eu 和Sm可以在Bi2Se3引入穩定的遠程鐵磁狀態，具有大的磁矩和低雜質阻礙。

文 ：天行健

2、第一性原理：n摻雜的硅的熱電系數計算

Thermoelectric coefficients of n-doped silicon from first principles via the solution of the Boltzmann transport equation (PRB, 2016, DOI: 10.1103/PhysRevB.94.085204)

圖2 在300K 下電子遷移率隨載流子濃度的變化

倫敦大學國王學院的Nicola Bonini（通訊作者）等人提出了通過線性化的玻爾茲曼輸運方程的精確解，利用第一性原理計算機輔助的方法來計算熱電輸運系數，也包括由溫度梯度引起的非平衡聲子群的影響。

文 ：天行健

3、第一性原理：氫在二硫化鉬中插層

Hydrogen intercalation in MoS2(PRB, 2016, DOI: 10.1103/PhysRevB.94.085426)

圖3 氫原子（分子）在MoS2結構中的不同配置

美國加利福尼亞大學的Zhen Zhu（通訊作者）等人探討間質氫和氫分子在層狀2H-MoS2中的結構和能量，這對于儲氫應用和MoS2作為光電/電子材料而言是一個很有趣的問題。本文利用密度泛函理論的第一性原理發現氫原子是深的施主雜質。

文: 天行健

4、蒙特卡羅計算：復合費米液相在晶格中的糾纏熵

Entanglement entropy of composite Fermi liquid states on the lattice: In support of the Widom formula(PRB, 2016, DOI :10.1103/PhysRevB.94.081110)

圖4 從左到右分別為 S2,total, S2,mod, 和S2,sign與a=48 × 12,N = 144 系統中log l的關系圖

美國加州理工學院Ryan V. Mishmash等人在ν = 1/2的復合費米液相的波函數模型中，通過不同的蒙特卡羅計算，在二維三角晶格中計算出了第二個R′enyi 熵。更為重要的是，進一步研究表明了R′enyi 熵的尺度對不同無限大小的幾何波函數模量和信號都有影響。同時，他們提出了誘導L log L的前因子等同于類似的自由費米子波函數理論。所以他們認為，即使在非費米液相中，Widom公式仍然適用。

文：大白

5、蒙特卡羅鏈計算：三維立體中手征螺旋磁體模型的相變和有序結構

Phase transitions and ordering structures of a model of a chiral helimagnet in three dimensions(PRB, 2016, DOI :10.1103/PhysRevB.94.064428)

圖5 為無磁場條件下，三維立體手征螺旋模型中比熱容 c 和溫度關系圖。

最近，東京大學Koji Hukushima 博士（通訊作者）等人通過蒙特卡羅鏈計算對粒子和連續自旋系統研究中發現，在大型系統中，蒙特卡羅數值模擬中的自旋次數可達106次。在無磁場條件下，系統會出現隨著三維的XY模型的臨界指數的變化而變化的連續相變，同時在低溫區域還會出現單軸周期性螺旋結構；在垂直于螺旋結構的方向且有磁場的條件下，溫度-磁場圖中有一臨界點，該臨界點之上會出現具有強比熱發散度和均勻磁化率的相變。

文：大白

6、分子動力學模擬：苯丙氨酸二肽和三肽聯合自組裝的納米結構和分子機制

Expanding the Nanoarchitectural Diversity Through Aromatic Di- and Tri-Peptide Coassembly: Nanostructures and Molecular Mechanisms(ACS Nano, 2016, DOI: 10.1021/acsnano.6b02739)

圖6 組裝體納米結構的形態

復旦大學物理系的韋廣紅教授、以色列特拉維夫大學納米生物學系的Ehud Gazit教授和上海體育學院體育教育訓練學院的張慶文教授（共同通訊作者）等人利用分子動力學模擬方法研究了不同的質量比例混合的苯丙氨酸二肽和三肽的聯合自組裝結構。模擬結果發現苯丙氨酸二肽和三肽不僅可以共同組裝成經典的組裝體，而且可以組裝成非經典的組裝體——螺旋管納米結構。

文：Slicon

7、密度泛函理論：庫倫相互作用引發鐵磷族元素化物（NaFe0.56Cu0.44As）的絕緣體相

NaFe0.56Cu0.44As: A Pnictide Insulating Phase Induced by On-Site Coulomb Interaction(PRL, 2016, DOI:10.1103/PhysRevLett.117.097001)

圖7（a）布里淵區里的高對稱點;（b）磷族元素化物（NaFe0.56Cu0.44As）的電阻隨著溫度的變化而變化;（c）磷族元素化物（NaFe0.56Cu0.44As）的晶體結構。

最近，在低溫情況下實驗發現銅摻雜的鐵磷族元素化物NaFe1-xCuxAs (x > 0.3) 是長程反鐵磁的絕緣體，雖然這有點類似于銅酸鹽母體化合物，但是和其它的鐵磷族元素化物卻不太一樣。通過角分辨光電子能譜獲取NaFe1-xCuxAs (x = 0.44)的電子結構，瑞士保羅謝爾研究所的科學家C. E. Matt 和M. Shi（共同通訊作者）等人進而發現它的基態是窄隙絕緣體。根據實驗結果和密度泛函理論（DFT+U和DFT）計算，表明在能帶的形成過程中庫倫哈伯德和洪特耦合能量起了決定性的作用。

文：Slicon

8、量子蒙特卡羅模擬：近反鐵磁金屬的競爭相位

Competing Orders in a Nearly Antiferromagnetic Metal (PRL, 2016, DOI:10.1103/PhysRevLett.117.097002)

圖8 模型的相圖顯示磁自選密度波相位的轉變溫度（TSDW）、超導溫度和抗磁溫度。實線表示為Berezinskii-Kosterlitz-Thouless相變。虛線表示為弱的一級相變。灰色區域表明磁自選密度波相位與超導共存的區域。內插圖表示為費米面。

通過量子蒙特卡羅模擬二維晶格模型，以色列魏茨曼科學研究所的凝聚態物理教研室的科學家Yoni Schattner和Erez Berg（共同通訊作者）等人研究游離電子系統內自選密度波的傳播。在一定的溫度下模型的相圖說明了類似于軌道d殼層波，這種超導相接近于磁量子相變。當溫度超過超導臨界溫度時，擴展波動機制體現在態密度的能隙增加和增強抗磁性反應。

文：Slicon

本文由材料人編輯部計算組供稿，材料牛編輯整理。

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