Stability of conductance oscillations in monatomic sodium wires
我们研究了单原子钠线电导振荡随结构变化的稳定性。用自洽密度泛函理论计算了悬在两个钠电极之间的钠丝的几何结构、电子结构和电子势。在Landauer-Bütttiker形式主义的框架内，使用最近在实空间有限差分方案中制定的模式匹配技术[Phys. Rev. B \textbf{70}，195402（2004）]计算电导。我们发现一个规则的奇偶电导振荡作为导线长度的函数，其中包含奇数个原子的导线具有接近量子单元$G_0=e^2/π\hbar$的电导，偶数的导线具有较低的电导。奇数导线的电导相对于导线中或导线与电极之间的接触中的几何变化是稳定的;偶数导线的电导更敏感。几何形状的变化会影响线谐振的间距和宽度。在奇数编号的导线的情况下，传输是谐振的，并且几乎不受谐振形状的影响，而对于偶数编号的导线，传输是非谐振的，并且对谐振形状敏感。预测电导振荡的幅度需要基于导线和引线的实际结构的第一性原理计算。一个简单的紧束缚模型来澄清这些结果。
2006-10-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Nanowires and Suspended Atom Chains from Metal alloys
我们提出了一个研究的延伸和断裂的金银合金纳米线。演化的原子细节来自时间分辨的原子分辨率透射电子显微镜和分子动力学模拟。结果表明，在纳米结区域发生金富集，导致即使对于具有少量金含量的合金也具有类似金的结构行为。我们的观察还揭示了混合（Au和Ag）线性原子链的形成。
2006-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Electronic transport modulation on few-layers suspended MoS$_2$ under strain
新传感器、换能器和电子元件的生产可以受益于改变金属-半导体-金属（MSM）器件的电子输运的可能性。2D材料对这些新技术非常有吸引力。这是由压电效应、压阻效应和肖特基势垒调制等现象决定的。特别是，MoS $_2$，以及其他过渡金属二硫属化物（TMD），预计将显示从半导体到金属的应变下的过渡。在这篇文章中，我们提出了测量调制的电子输运的几层MoS $_2$悬挂带在单轴拉伸应变。实验观察到的两个终端IV曲线的变化可以解释在半导体中的带隙关闭。对于3层带，实现了240的最大规格因数。我们还报告的制造过程中，允许施加高应变悬浮的MoS $_2$带，铺平了道路，未来的研究在2D材料的应变效果。
2018-06-11 cond-mat.mtrl-sci
Centimeter-scale fully suspended metal and metal oxide thin films by one-step transfer-free liquid metal capillary forming
Westlake University（西湖大学）
本研究通过一步无转移液态金属毛细管成型技术，制备出厘米级、横向尺寸与厚度比达10^7量级的完全悬浮金属及金属氧化物薄膜，并实现了金属极小曲面薄壁结构快速原型制备与超高灵敏度声波检测。
2026-08-04 cond-mat.mtrl-sci physics.flu-dyn
Mechanisms of quasi-van der Waals epitaxy of 3D metallic nanoislands on suspended 2D materials
了解二维（2D）材料和3D金属之间的界面结构对于设计新颖的2D/3D异质结构和改善许多2D材料器件的性能至关重要。在这里，我们量化和讨论的2D/3D界面结构和3D形态在几种材料系统。我们首先在石墨烯和过渡金属dichalcogenides上沉积多面Au纳米岛，使用平衡岛形状的测量来确定2D/Au界面能的值，并检查表面重建，化学身份和缺陷对生长结构的作用。然后，我们沉积技术相关的金属Ti和Nb的条件下，动力学而不是热力学因素支配的增长。我们描述了从树枝状到多面岛作为生长温度的函数的过渡，并讨论了在这些材料系统中确定岛形状的因素。最后，我们表明，悬浮的二维材料，使一种新型的3D/2D/3D异质结构的制造和讨论的生长机制。我们认为，新兴的纳米器件将利用这种通用的制造的2D/3D异质结构具有良好的特征界面和形态。
2022-08-18 cond-mat.mtrl-sci
The driving force behind the distortion of one-dimensional monatomic chains - Peierls theorem revisited
具有部分填充的价带的一维单原子链中的畸变的开始被认为是由Peierls定理很好地建立的，该定理将畸变与带隙的形成和随后的能量增益相关联。采用现代总能量方法对锂，钠和碳链的测试情况下，我们揭示了扭曲不是普遍的，但条件之间的平衡扭曲和稳定力。此外，在所研究的所有系统中，电子和离子之间的静电相互作用是畸变的主要驱动力，而不是通常认为的电子带在费米能级处降低。驱动链朝向其对称布置的主要稳定力来自电子动能。这两种力都受到外部条件（例如应力）的影响，因此一维纳米线的不稳定性取决于它们。这为一维金属领域带来了新的视角，并可能为更复杂结构的扭曲提供新的见解。
2019-06-08 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Peculiar atomic bond nature in platinum monatomic chains
金属原子链已经被报道通过轻微的机械刺激改变其电子或磁性。然而，由于缺乏关于键性质的信息，机械响应一直被掩盖。在这里，我们澄清键的性质，铂（Pt）单原子链，我们开发的原位透射电子显微镜方法。采用石英长伸谐振器测量刚度，精度达到亚N/m。在链的中间和在连接到底部的键刚度估计分别为25和23 N/m，这是高于散装对应。有趣的是，发现0.25 nm的键长被弹性拉伸到0.31 nm，对应于24%的应变。这种特殊的键性质可以用一个新的概念“弦张力”来解释。这项研究是一个里程碑，将显著改变我们对一维物质中原子键的看法。
2021-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Interaction of CO with an Au monatomic chain at different strains: electronic structure and ballistic transport
我们研究了吸附CO分子的无限长Au单原子链的能量学、电子结构和弹道输运。我们发现，桥吸附网站是积极的青睐相对于顶部网站，无论是在平衡的Au-Au链的间距，并在较大的间距。相反，替代配置需要一个非常长的Au-Au键，远高于原始Au链的断裂距离。其电子结构性质可用Blyholder模型描述，该模型涉及CO分子水平与链金属态杂化形成5σ和2π* 态的成键/反键对.在top几何中，我们发现由于5σ反键态在费米能级附近产生类Fano相消干涉，电导几乎为零.相反，在桥几何结构中，相同的状态被转移到更高的能量，并且相对于原始Au链的电导降低要小得多。我们还研究了应变对弹道输运的影响，发现顶部和桥电导的相反行为。只有桥的几何形状示出了与实验电导迹线兼容的应变依赖性。
2012-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Emerging nanomagnetism in 4d transition metal nanowires
单原子纳米线的过渡金属钌，铑和钯的理论研究，使用第一性原理计算技术，以调查在这些纳米系统中可能发生的磁性。我们完全相对论自旋极化的全电子密度泛函计算揭示了在所有三种金属的纳米线的洪德规则磁性的发病，平均场矩分别为1.1，0.3和0.7玻尔磁子，在平衡键长。的能带结构的分析表明，我们的计算建议的纳米接触超顺磁状态应该会影响由Ru，Rh或Pd制成的尖端之间的弹道电导，导致可能的温度和磁场依赖的电导。
2004-12-02 cond-mat.mtrl-sci
Surface Effects on the Mechanical Elongation of AuCu Nanowires: De-alloying and the Formation of Mixed Suspended Atomic Chains
利用高分辨透射电子显微镜（HRTEM）对Cu（1-x）原子线的机械形变进行了原子学研究。分子动力学模拟也进行了，以获得更深入的了解拉伸纳米线的动力学性质。机械性能显着依赖于在交界处随时间演变的化学成分;一些结构表现出显着的去合金化行为。此外，我们的研究结果代表了第一个实验实现的混合线性原子链（LACs）之间的过渡金属和贵金属，特别是，表面能诱导化学梯度的NW表面上，可以利用控制相对的LAC组合物（不同数量的金和铜原子）。这些结果的纳米催化和自旋运输的一个原子厚的金属线的影响。
2015-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic phenomena in 5d transition metal nanowires
我们已经进行了完全相对论全势，自旋极化，全电子密度泛函计算直，单原子纳米线的5d过渡和贵金属Os，Ir，Pt和Au。我们发现，这些金属纳米线，Os和Pt的平均场磁矩的值的键长在平衡。在Au和Ir的情况下，需要稍微拉伸导线以使其自旋。对导线的能带结构的分析表明，我们的计算表明，超顺磁性状态将影响通过导线的电导--尽管影响不大--至少在没有磁畴壁的情况下是这样。因此，它应该导致特征温度和场依赖电导，并且还可能导致传输电流的显著自旋极化。
2003-05-28 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic ground state of supported monatomic Fe chains from first principles
基于共轭梯度法和Newton-Raphson方法的结合，提出了一种新的自洽极小化自旋密度泛函理论能量的计算方案，从而确定了磁性原子团簇的基态磁序.新的\textit{ab initio}优化方法的适用性被证明在不同的金属衬底上沉积的Fe链。详细分析了Fe链在Rh（111）面上的磁基态，并与基于第一性原理的扩展Heisenberg模型的结果进行了比较.此外，不同的双线性自旋-自旋相互作用的磁基态的形成的效果进行监测。Fe链在Nb（110）上的自旋螺旋结构与以前的自旋模型结果相反，这暗示了高阶手征相互作用的重要性。得到了Re（0001）上Fe链自旋螺旋态的波长，与扫描隧道显微镜实验结果吻合较好。
2022-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Direct Experimental Evidence of Metal-Mediated Etching of Suspended Graphene
在像差校正的扫描透射电子显微镜中进行其上已经沉积有金属Cr、Ti、Pd、Ni、Al和Au原子的悬浮单层石墨烯的原子分辨率高角度环形暗场成像。结合用于识别单个杂质原子的电子能量损失光谱，表明纳米级的孔被蚀刻到石墨烯中，在除金之外的所有金属物质的单个原子与石墨烯紧密接触的位置处开始。电子束扫描过程有助于促进金属原子从原始金属沉积过程中形成的簇到干净的石墨烯表面上，在那里它们启动孔形成过程。根据文献中的计算，我们的观察进行了讨论，预测金属广告原子存在时，在石墨烯中形成的空位要低得多。氧原子在这个过程中的要求和重要性，虽然没有预测由这样的先前的计算，也讨论了，下面我们的观察孔形成在原始石墨烯中的Si杂质原子的存在下，由新的计算预测的空位形成能量的急剧下降，当SiOx分子存在的支持。
2012-05-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Structural and electronic properties of Al nanowires: an ab initio pseudopotential study
用从头算赝势方法研究了单原子铝丝的稳定性和电子结构。Al丝在压缩下经历两种结构重排，即，以$140^o$和$60^o$的角度的锯齿形配置。研究了Al链的电子结构随结构相变的变化规律。讨论了电子结构与几何稳定性的关系。Al纳米线中的2p能带在其稳定性中起关键作用。密度泛函（GGA和LDA）上的结合能和键长的Al纳米结构（二聚体，链，单层）的影响也进行了研究。低维0D结构（调光器）到高维3D块体铝之间的联系进行了估计。给出了一个优化的尖端悬浮有限原子链的例子，以弥补假设的无限链和实验的有限链之间的差距。
2002-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Electromechanical properties of suspended Graphene Nanoribbons
石墨烯纳米带呈现出从半导体到半金属的多种电子性质，这取决于它们的几何形状、尺寸和化学组成。在这里，我们提出了一个路线，通过外部施加的机械变形来控制这些属性。使用最先进的密度泛函理论计算结合经典弹性理论的考虑，我们发现一个显着的杨氏模量值为~7 TPa的超窄石墨烯条和一个显着的机电响应弯曲和扭转变形。鉴于目前在纳米级石墨烯衍生物合成方面的进展，我们的预测可以通过实验验证，为基于超窄石墨烯纳米带的微型机电传感器和器件的设计和制造开辟了道路。
2009-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stability of Two-Dimensional Iron-Carbides Suspended across Graphene Pores: First-principles Particle Swarm Optimization
受最近二维金属和合金的实验实现的启发，我们从理论上研究了单层（ML）Fe-C化合物和纯Fe的稳定性和电子性质。根据我们和其他人的理论结果，实验[Science 343，1228（2014）]提出嵌入石墨烯（Gr）孔中的ML纯Fe正方形晶格与Gr中的Fe三角形晶格相比在能量上是不稳定的。为了解决上述矛盾，我们使用从头算粒子群优化技术寻找不同Fe/C比的ML Fe-C（作为Gr中ML Fe的推广）的稳定结构。发现了嵌入Gr中的Fe_1C_1正方晶格，从正方晶格的形状、Fe-Fe晶格常数和能量考虑，我们提出并证明了实验中观察到的正方晶格是铁的碳化物（Fe-C），而不是纯Fe。注意，不能从实验中排除C与Fe的共存。更重要的是，我们发现了一种能量最低、动力学稳定的结构，ML Fe_2C_2与Fe原子形成畸变的正方晶格。由于C和Fe之间显著的轨道杂化，预测了不同的2D Fe-C结构在费米能级附近的高自旋极化。
2015-09-06 cond-mat.mtrl-sci
The use of the correlated Debye model for EXAFS-based thermometry in bcc and fcc metals
本文研究利用 EXAFS 谱和多重散射分析反演金属温度，采用相关德拜模型描述 MSRD，发现其在高温近线性区准确而低温量子区失效。
2024-10-25 cond-mat.mtrl-sci
Imprint of transition metal d-orbitals on graphene Dirac cone
我们研究了SiO2、Au、Ag、Cu和Pt衬底对石墨烯拉曼光谱的影响。实验揭示了与悬浮石墨烯相比，铂上石墨烯的拉曼信号的强度、位置、宽度和形状的特别强的修改。改性强烈依赖于石墨烯和铂晶格的相对取向。这些观测结果进行了理论研究，并表明起源于石墨烯和铂的d-轨道的电子态的杂化。预计，通常情况下，石墨烯与任何具有费米能级附近d轨道的材料之间的杂交将导致石墨烯狄拉克锥上的印记，这敏感地取决于相应晶格的相对取向。
2013-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Magnetically hindered chain formation in transition-metal break junctions
基于第一性原理计算，我们证明了磁性阻碍了断裂结中长链的形成。我们发现，由于磁矩的产生，原子链的结合能明显软化，这极大地降低了成功形成链的概率。因此，我们能够解释长期存在的难题，为什么大多数过渡金属在断裂结中不组装成长链，并提供间接证据表明，在一般情况下，过渡金属断裂结中的悬浮原子链是磁性的。
2009-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mass Renormalization in Transition Metal Dichalcogenides
结果表明，过渡金属二硫属化物的三重旋转对称性导致库仑诱导重整化的有效电子和空穴质量附近的$K$ -点的布里渊区。重整化的大小取决于电介质的配置。自由悬浮的MoS $_2$单层的有效激子质量$m=0.4 m_0$变为具有hBN封装的$m= 0.35 m_0$。质量重整化增加了激子的结合能，降低了激子的抗磁位移和回旋频率。与高场测量的激子抗磁位移的详细比较显示出极好的一致性。
2020-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing excitonic states in ultraclean suspended two-dimensional semiconductors by photocurrent spectroscopy
半导体单层过渡金属二硫属化物（TMDC）的光学响应由强束缚激子主导，这些激子即使在室温下也是稳定的。然而，目前可用的样品中与基底相关的效应，如屏蔽和无序，掩盖了许多预期的物理现象，并限制了TMDC的器件应用。在这里，我们证明，这些不良影响被强烈抑制在悬挂设备。极其稳健（光增益> 1，000）和快速（响应时间<1ms）的光响应与我们设备的高质量相结合，使我们能够通过光电流光谱首次研究TMDC中激子的形成、结合能和解离机制。通过分析光电流峰的光谱位置，并与第一性原理计算进行比较，得到了单层TMDCs的结合能、带隙和自旋轨道分裂。特别是对于单层MoS2，我们估计了带边激子的极大结合能，Ebind > 570meV。随着带边激子，我们观察到激子与一个范霍夫奇点，而独特的性质。对光电流谱的源漏电压依赖性的分析揭示了TMDC中激子的解离和光转换机制。
2014-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Common Origin for Surface Reconstruction and the Formation of Chains of Metal Atoms
在纳米接触的断裂过程中，金自发地形成自由悬浮的原子链，这对于等电子贵金属Ag和Cu是没有观察到的。Au也不同于Ag和Cu，在其低指数表面形成重构。使用机械可控的断开连接，我们表明，所有的5D金属，显示类似的重建（Ir，Pt和Au）也形成原子链，而这两个属性是不存在的4D邻居元素（Rh，Pd，Ag），这两种现象表明一个共同的起源。作为一种解释，S和D键之间的竞争。
2001-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomic imaging of 2D transition metal dihalides
University of Manchester（曼彻斯特大学）；Diamond Light Source（钻石光源）；University of Chemistry and Technology Prague（布拉格化工大学）
本文提出了一种无聚合物的制备方法，实现了对空气敏感的二维过渡金属二卤化物单层的原子级成像，揭示了其独特的结构特性及堆叠相调控机制。
2026-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Formation and properties of metal-oxygen atomic chains
由单个贵金属和氧原子组成的悬浮链已经形成。我们提供的证据表明，氧可以与金属一维原子链反应，并被纳入。氧的掺入增强了链中的线性键，这有助于产生更长的原子链。这些双原子链的力学和电学性质进行了研究，通过确定链的局部振动模式，并通过测量链的长度上的平均链电导的依赖性。此外，我们已经进行了计算，使洞察的物理机制的氧诱导加强的线性键和导电的金属-氧链。
2007-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optically bright $p$-excitons indicating strong Coulomb coupling in transition-metal dichalcogenides
结果表明，本征悬浮半导体过渡金属二硫属化物中的强库仑耦合可以超过激子基态所需的临界值。偶极允许的光学激发则对应于激子内跃迁，使得狄拉克点附近的光学亮激子跃迁具有类$p$对称性，而类$s$态是偶极禁止的。大的本征耦合强度似乎是半导体过渡金属二硫属化物的一般性质，并且即使在像SiO $_2$这样的典型衬底上生长的样品中也可以观察到以光学选择规则形式的强库仑耦合签名。对于WS $_2$和WSe $_2$的例子，计算的激子共振能量与最近的实验表现出良好的协议。
2015-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fundamental Limits of Exciton-Exciton Annihilation for Light Emission in Transition Metal Dichalcogenide Monolayers
我们定量地说明了激子-激子湮灭（EEA）可能对单层过渡金属二硫属化物（TMDC）材料的光发射的基本限制。TMDC单层中的EEA显示出与基底的相互作用的依赖性，因为其速率从0.1 cm 2/s（0.05 cm 2/s）增加到0.3 cm 2/s（0.1 cm 2/s），对于WS 2（MoS 2）单层，移除基底。当激子密度超过1010 cm-2或1011 cm-2时，它成为激子衰减的主要途径，并主导发光效率。这为实现最佳发光效率设置了发光器件中注入电荷密度的上限。强EEA速率还规定了单层中粒子数反转的泵浦阈值为12-18 MW/cm 2（光学）或2.5- 4 × 105 A/cm 2（电学）。
2016-04-12 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
The Coulomb interaction in monolayer transition-metal dichalcogenides
近年来，著名的Keldysh势被广泛用于描述单层过渡金属二硫族化合物中少体配合物的库仑相互作用。使用这种潜在的模型带电激子（trions），人们发现一个强烈的依赖于单层是否悬浮在空气中，支持SiO $_2$，或封装在六方氮化硼的结合能。然而，三振子结合能的经验值显示弱依赖于单层配置。这一缺陷表明，库仑势的描述仍然缺乏这类重要的材料。我们解决这个问题，并得出一个新的潜在的形式，它考虑到三个原子片，构成一个单层的过渡金属dichalcogenides。新势自洽地支持（i）中性激子的非氢Rydberg系列，以及（ii）trion结合能对环境的弱依赖性。此外，我们确定了一个重要的trion晶格耦合由于声子云附近的带电复合物。另一方面，中性激子由于其电荷中性和小的玻尔半径的汇合而与晶格具有较弱的耦合。
2018-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Microscopic metallic air-bridge arrays for connecting quantum devices
我们提出了一个非常大的阵列的微观空气桥使用三层抗蚀剂与电子束光刻工艺的单次曝光制造技术。该技术能够形成具有强金属-金属或金属-衬底连接的空气桥。这一点通过其在电子隧穿器件中的应用得到了证明，该电子隧穿器件由400个相同的表面栅极组成，用于定义量子线，其中空气桥用作表面栅极的悬挂连接。这种技术使我们能够创建一个大阵列的统一的一维通道，是开放的两端。在这篇文章中，我们概述了制造过程的细节，连同研究和解决方案的挑战，在该技术的发展，其中包括使用水-IPA（异丙醇）显影剂，抗蚀剂厚度的校准和数值模拟的发展。
2021-04-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
