综合性能参数用来评估三个新的超硬碳同素异形体

碳在自然界发现的是最丰富的元素之一,这不仅仅是因为它形成地球上生命的基石。新的研究杂志上钻石和相关材料亚博网站下载考虑三个新的超硬碳同素异形体。

研究:三个新的斜方晶系的超硬金属碳同素异形体。图片来源:Evannovostro / Shutterstock.com

碳最迷人的和有益的特征之一是它的能力,以适应多种模式键及其能力的形成与其他元素——例如,四个键氢、氮、氧、磷-创建一个巨大的数量的不同类型的分子。

最值得注意的是,碳能够形成一个数量的同素异形体,现有的许多不同的化学形式的不同维度和多样化的实际用途。

一些更常见的碳的同素异形体包括零维富勒烯、一维碳纳米管、二维表如石墨烯或碳graphdiyne,和三维碳网络。

这些不同的同素异形体展示特定的物理性能和电气性能。他们的硬度变化很大,从ultrahard材料如钻石或ultrasoft石墨等材料。亚博网站下载

翅果碳同素异形体数据库(SACADA)编译分析数以百计的碳同素异形体,分类和描述这些的导电率,硬度、绝缘和其他关键属性。

这个项目的主要好处之一源于能够预测和推理的重要性的物质属性特定碳同素异形体,让研究人员和工程师更好的优化和用这些符合目标应用程序的需求。

例如,超硬碳同素异形体提供出色的潜力使用在电子应用程序需要在极端高压环境中运作。

有鉴于此,新的研究提出了钻石和相关材料亚博网站下载》杂志上提出了一种改进的预测方法和发展超硬碳同素异形体,导致小说的发展P参数用于描述膜超硬材料的硬度和较低的能量。亚博网站下载

研究者提出一共有三个超硬金属碳同素异形体:Fdddc96,Ccca-C32,以及-C48。这些同素异形体是通过随机抽样相结合的开发策略,空间群,图论(RG²)方法被系统研究和评估。

在这项研究中,图论证明了理想工具由于其实用性在概念化和分析分子和其他对象结构之间的关系。

这种方法涉及先进的RG²代码和采用基于计算已广泛用于晶体结构的生成与指定所需的特性,包括碳同素异形体。采用基于计算的使用是对这种类型的研究尤其有益,因为这些方法允许研究人员计算同素异形体的物理性质直接基于特定的材料数量。

初始参数设置为确保任何预测结构带着斜方晶体的形式sp²- - - - - -sp³杂化。的存在sp³杂交提供了一个良好的迹象表明可能会表现出硬度高,同素异形体的存在sp²杂交提供可能承受的同素异形体用导电通道。

确认这些参数后,研究人员致力于优化同素异形体的结构及其相关性质通过使用大量的计算;例如,使用密度泛函理论通过维也纳从头开始模拟包(VASP)和执行一个广义梯度近似符合Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE)功能。

他们还利用投影仪增强波法(900 eV截止能量)来帮助计算同素异形体的结构优化的影响。制服k-point网格用于样品的布里渊区倒易空间分辨率为0.12 a⁻¹。

在整个研究中,总能量和Hellmann-Feynman力量收敛标准组件被定义为1×10⁻⁵电动汽车/原子和1×10−3电动汽车⁻¹,分别。声子色散曲线计算使用Phonopy -一个开源包旨在执行声子计算谐波和准谐波水平。

有限位移法也使用,基于Hellman-Feynman力量的一种先进方法,采用基于计算的总能量,动力矩阵。采用分子动力学模拟进行的规范化使用鼻子恒温器(NVT)合奏。

在硬度方面,Fdddc96报道是排名第三在所有超硬金属SACADA碳材料。亚博网站下载

硬度计算这三个结构显示硬度大于40 GPa,虽然他们的电特性进行调查确认金属丰度的结果sp²杂化;因素,使得这些材料优秀的候选人在电子设备中使用的高亚博网站下载压环境中使用。

而超硬金属碳同素异形体的发展无疑是有利的,进一步在当代一个重要的研究领域,发展创新的影响通过小说概念化和描述这些参数,先进的模拟,和计算是平等的,如果不是更多,重要性。

以及金属材料行业的发展和特征,这种新方法还提供了快速筛选的可能性无效材料在处理大量的潜在的笨重的材料数据。亚博网站下载

引用

问:魏,h .元,w, et al .,三个新的斜方晶系的超硬金属碳同素异形体,钻石&相关材料(2021),亚博网站下载https://www.亚博老虎机网登录sciencedirect.com/science/article/pii/S0925963521004945?via%3Dihub

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