顶刊快讯 | 计算材料前沿最新学术进展精选【第10期】

1、石墨烯超导：Li修饰的单层石墨烯超导性能第一性原理计算

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)

图1 LiC6的电子-声子耦合强度λk分布

纽约州立大学宾汉姆顿大学的E. R. Margine（通讯作者）等人通过从头算各向异性Migdal-Eliashberg形式考察了配对机制以及最近发现的Li修饰单层石墨烯超导体中的超导带隙性质。研究结果提供的证据表明Li修饰单层石墨烯的超导转变可以利用标准声子介导机制加以解释。

文：天行健

2、拓扑绝缘体：一维、二维和三维平凡系统和拓扑系统的本征自旋霍尔电导率

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

图2（a）碘化锗烯（b）氢化纯锗烯和（c）氢化锗烯的自旋霍尔电导 （实线为实部，虚线为虚部）

德国耶拿市弗里德里希·席勒大学的J. Furthm ¨ uller（通讯作者）等人利用从头算相对能带结构计算了三维（3D）、二维（2D）和一维（1D）材料的频率依赖自旋霍尔电导，如体半导体材料、原子级薄的晶体和它们的纳米带。除了维度的影响之外，该文章还研究了平凡绝缘体和拓扑绝缘体（TIS）之间的差异。

文：天行健

3、四方ZrO2：应变对四方氧化锆稳定性的影响

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

图3 四方混排z方向，采用振幅δz计算能量分布

加州大学圣塔芭芭拉分校的Anton Van der Ven（通讯作者）等人研究了在四方ZrO2中，应力与氧混排自由度间的耦合。这种耦合决定了在四方孪晶结构的ZrO2中的铁弹切换机制。研究人员引入混排顺序参数，它能够方便地描述一组变量中的所有对称等效四方型。利用密度泛函理论，计算了能量作为应力、混排顺序参数的函数，并作为偏差应变的函数，构造了相图来描绘相稳定性和动力不稳定性的开始。研究还表明在绝对零度时，处于高温平衡体积的典型体积时，四方氧化锆是动态不稳定的。在此之前，从没有关于不稳定的声子带使四方氧化锆变为斜方晶相的报道。最重要的是，随体积增加的动力学不稳定性的出现，为准谐近似的适用性提供了重要意义，同时也提出了四方ZrO2在高温下的热力学本质和力学性能的根本问题。

文：lyh_wv

4、表面化学：Au/TiO2表面CO的催化氧化过程的相关活性位点及途径研究

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

图4 左：在压力为P(O2)=5 kPa，P(CO)=10 kPa条件下CO2产率的Arrhenius图；右：分子模拟动力学过程图

近日，据美国西北太平洋国家实验室界面催化研究所的Roger Rousseau（通讯作者）团队报道，他们利用从头算电子结构与分子动力学模拟的理论以及通过建立微观动力学模型的方法，在原子级尺度中系统地研究了CO被Au/TiO2复合催化剂催化氧化的过程与机理，从而发现了一种全新的单一金原子Mars van Krevelen（DMvK）以及在集群/氧化物界面中单原子/纳米颗粒两相复合的机制。

文：Carbon

5、东南大学：少层黑磷在光致环境下的降解机理与保护措施研究

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

图5（a）光致寡层BP的降解过程图示；（b）单层BP的Heyd–Scuseria–Ernzerhof（HSE）带结构；（c）与真空能量相关的寡层BP的最高价带和最地导带图。

近日，东南大学物理系王金兰教授和陈乾（共同通讯作者）等利用从头算电子结构计算和分子动力学模拟的方法对寡层黑磷在光致环境下的降解的相关机理与保护措施进行了研究，并对寡层黑磷（FLBP）的光致降解有了原子层面上的认识，从而探究出了一条使黑磷对水和空气具有持续排斥性的可能途径。

文：Carbon

6、硅纳米线：晶型对同质结硅纳米线的太阳光吸收的影响

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

图6 立方晶格和六方晶格的硅纳米线的吸收光谱

基于实验可以灵活地合成各种晶型的硅纳米线，最近，法国巴黎-萨克雷大学科学家Michele Amato与西班牙的科学家Riccardo Rurali（共同通讯作者）合作，利用第一性原理计算，表明相比于间接能隙的立方晶格，在可见光范围内直接能隙的六方晶格的硅纳米线可以吸收更多的太阳光，这为设计更加高效的硅太阳能板提供了一种可能的思路。

文：杨金荣

本期内容由材料人编辑部计算材料组carbon、天行健、杨金荣和lyh_wv供稿，材料牛编辑整理。

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