纯计算Chem. Mater.: 二维过渡金属硫族化物合金的设计准则

2022年11月29日，Chem. Mater.在线发表了英国南安普敦大学Andrea Silva和Denis Kramer课题组的研究论文，题目为《Design Guidelines for Two-Dimensional Transition Metal Dichalcogenide Alloys》。

二维材料，特别是过渡金属硫族化物(TMD)是纳米技术的前沿。为了定制它们的性能以适应工程应用，合金策略需要被推广到这类新型材料上，这在上个世纪已经被成功应用于体相金属上。在此研究中，作者对TMD中替代二维合金在金属和硫族化物位置上的相行为进行了系统分析。根据亚稳态度量对相行为进行了量化，并根据第一性原理对构型能量分布图进行了系统计算筛选。生成的Pettifor图可用于识别化学空间中的广泛趋势，并作为在相空间中建立合理搜索策略的起点，从而允许对可能的热力学稳定化合物的性质进行有针对性的计算分析。本文给出的结果也为通过一系列合成技术合成二元金属二维TMDs合金提供了有用的指导。

图1 八个MX2原型的侧视图和俯视图

图2 MX2化合物的晶格稳定性

图3 TMD化合物亚稳态度量的构造

图4 QxM1–xX2伪二元合金的Pettifor图

图5 M(XxY1 x)2伪二元合金的多态性

图6 伪二元合金计算的形成能

图7 有限温度下的热力学稳定性和带隙变化

【论文链接】

Silva, A., Gao, J., Polcar, T. et al. Design Guidelines for Two-Dimensional Transition Metal Dichalcogenide Alloys. Chem. Mater.,2022. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.2c01390

【其他相关文献】

[1] Kumar, P., Sharma, V., Shirodkar, S. N. et al. Predicting phase preferences of two-dimensional transition metal dichalcogenides using machine learning. Phys. Rev. Mater.,2022, 6, 094007. https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.6.094007

[2] Sorkun, M.C., Astruc, S., Koelman, J.M.V.A. et al. An artificial intelligence-aided virtual screening recipe for two-dimensional materials discovery. npj Comput. Mater.,2020, 6, 106. https://doi.org/10.1038/s41524-020-00375-7

[3] Silva, A., Cao, J., Polcar, T. et al. Pettifor maps of complex ternary two-dimensional transition metal sulfides. npj Comput. Mater.,2022, 8, 178. https://doi.org/10.1038/s41524-022-00868-7