顶刊快讯 | 计算材料前沿最新学术进展精选【第11期】

1、香港中文大学-密度泛函理论：在拓扑绝缘体上实现稳定的铁磁有序

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

图1 纯Bi2Se3、Eu掺杂和Gd掺杂Bi2Se3的能带图和PDOS图

为了充分了解铁磁有序的机制进而提高铁磁性，香港中文大学的Junyi Zhu（通讯作者）等人利用密度泛函理论方法研究了4f族过渡金属掺杂的Bi2Se3。据预计，Eu 和Sm可以在Bi2Se3引入稳定的远程铁磁状态，具有大的磁矩和低杂质阻碍。

文 ：天行健

2、第一性原理：n掺杂的硅的热电系数计算

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)

图2 在300K 下电子迁移率随载流子浓度的变化

伦敦大学国王学院的Nicola Bonini（通讯作者）等人提出了通过线性化的玻尔兹曼输运方程的精确解，利用第一性原理计算机辅助的方法来计算热电输运系数，也包括由温度梯度引起的非平衡声子群的影响。

文 ：天行健

3、第一性原理：氢在二硫化钼中插层

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

图3 氢原子（分子）在MoS2结构中的不同配置

美国加利福尼亚大学的Zhen Zhu（通讯作者）等人探讨间质氢和氢分子在层状2H-MoS2中的结构和能量，这对于储氢应用和MoS2作为光电/电子材料而言是一个很有趣的问题。本文利用密度泛函理论的第一性原理发现氢原子是深的施主杂质。

文: 天行健

4、蒙特卡罗计算：复合费米液相在晶格中的纠缠熵

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

图4 从左到右分别为 S2,total, S2,mod, 和S2,sign与a=48 × 12,N = 144 系统中log l的关系图

美国加州理工学院Ryan V. Mishmash等人在ν = 1/2的复合费米液相的波函数模型中，通过不同的蒙特卡罗计算，在二维三角晶格中计算出了第二个R´enyi 熵。更为重要的是，进一步研究表明了R´enyi 熵的尺度对不同无限大小的几何波函数模量和信号都有影响。同时，他们提出了诱导L log L的前因子等同于类似的自由费米子波函数理论。所以他们认为，即使在非费米液相中，Widom公式仍然适用。

文：大白

5、蒙特卡罗链计算：三维立体中手征螺旋磁体模型的相变和有序结构

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

图5 为无磁场条件下，三维立体手征螺旋模型中比热容 c 和温度关系图。

最近，东京大学Koji Hukushima 博士（通讯作者）等人通过蒙特卡罗链计算对粒子和连续自旋系统研究中发现，在大型系统中，蒙特卡罗数值模拟中的自旋次数可达106次。在无磁场条件下，系统会出现随着三维的XY模型的临界指数的变化而变化的连续相变，同时在低温区域还会出现单轴周期性螺旋结构；在垂直于螺旋结构的方向且有磁场的条件下，温度-磁场图中有一临界点，该临界点之上会出现具有强比热发散度和均匀磁化率的相变。

文：大白

6、分子动力学模拟：苯丙氨酸二肽和三肽联合自组装的纳米结构和分子机制

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

图6 组装体纳米结构的形态

复旦大学物理系的韦广红教授、以色列特拉维夫大学纳米生物学系的Ehud Gazit教授和上海体育学院体育教育训练学院的张庆文教授（共同通讯作者）等人利用分子动力学模拟方法研究了不同的质量比例混合的苯丙氨酸二肽和三肽的联合自组装结构。模拟结果发现苯丙氨酸二肽和三肽不仅可以共同组装成经典的组装体，而且可以组装成非经典的组装体——螺旋管纳米结构。

文：Slicon

7、密度泛函理论：库伦相互作用引发铁磷族元素化物（NaFe0.56Cu0.44As）的绝缘体相

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

图7（a）布里渊区里的高对称点;（b）磷族元素化物（NaFe0.56Cu0.44As）的电阻随着温度的变化而变化;（c）磷族元素化物（NaFe0.56Cu0.44As）的晶体结构。

最近，在低温情况下实验发现铜掺杂的铁磷族元素化物NaFe1-xCuxAs (x > 0.3) 是长程反铁磁的绝缘体，虽然这有点类似于铜酸盐母体化合物，但是和其它的铁磷族元素化物却不太一样。通过角分辨光电子能谱获取NaFe1-xCuxAs (x = 0.44)的电子结构，瑞士保罗谢尔研究所的科学家C. E. Matt 和M. Shi（共同通讯作者）等人进而发现它的基态是窄隙绝缘体。根据实验结果和密度泛函理论（DFT+U和DFT）计算，表明在能带的形成过程中库伦哈伯德和洪特耦合能量起了决定性的作用。

文：Slicon

8、量子蒙特卡罗模拟：近反铁磁金属的竞争相位

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

图8 模型的相图显示磁自选密度波相位的转变温度（TSDW）、超导温度和抗磁温度。实线表示为Berezinskii-Kosterlitz-Thouless相变。虚线表示为弱的一级相变。灰色区域表明磁自选密度波相位与超导共存的区域。内插图表示为费米面。

通过量子蒙特卡罗模拟二维晶格模型，以色列魏茨曼科学研究所的凝聚态物理教研室的科学家Yoni Schattner和Erez Berg（共同通讯作者）等人研究游离电子系统内自选密度波的传播。在一定的温度下模型的相图说明了类似于轨道d壳层波，这种超导相接近于磁量子相变。当温度超过超导临界温度时，扩展波动机制体现在态密度的能隙增加和增强抗磁性反应。

文：Slicon

本文由材料人编辑部计算组供稿，材料牛编辑整理。

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