Cooperative CO$_2$ capture via oxalate formation on metal-decorated graphene
本研究结合随机结构搜索与密度泛函理论，揭示金属修饰石墨烯可通过电荷转移增强 CO$_2$ 吸附，并在第 2 族金属及 Ti 表面将其还原为草酸盐。
2024-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Dual-channel charge transfer doping of graphene by sulfuric acid
以石墨烯和过渡金属二硫属化物为代表的二维材料经历电荷转移（CT）过程，并在强无机酸中变成空穴掺杂。尽管如此，其机制仍然不清楚或有争议。本文提出并验证了硫酸中两个不同的CT通道，分别由O2/H2O氧化还原电对的氧还原反应和硫酸氢盐或相关物质的还原驱动。酸诱导的石墨烯的电荷密度的变化被原位定量为氧含量的函数，使用拉曼光谱。在酸浓度低于6 M时，前一个通道是有效的，需要溶解的O2。在6 M以上，由于前者有后者通道配合，不需要溶解氧，CT程度更高。这项研究揭示的机制将推进我们对低维材料如何与化学环境相互作用的基本理解。
2021-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Efficient fluorescence quenching in electrochemically exfoliated graphene decorated with gold nanoparticles
通过在酸性介质中在恒电位条件下对石墨进行电化学剥离来获得高表面积石墨烯片。为了获得在水中的稳定分散体，过滤和离心过程发挥了重要作用。扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）成像显示~5（\mum）的高度剥离的结晶样品。拉曼、FT-IR和XPS光谱进一步证实了剥离材料的高质量。电化学剥离的石墨烯（EEG）修饰金纳米粒子（AuNP）使用胆酸钠（SC）作为缓冲层。这种方法允许非共价官能化而不改变EEG的期望的电子性质。AuNP-EEG样品的特征在于与各种技术，包括吸光度和荧光光谱。这些样品使用290 nm的激发波长显示荧光信号。计算的量子产率（？）对于这些样品，其效率为40.04%，与使用可溶液加工的石墨烯的先前研究相比是高效率的。
2016-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Mg decorated Boron doped Graphene for Hydrogen Storage
基于第一性原理的密度泛函理论研究了硼掺杂镁原子修饰石墨烯的结构和电子性质。四个H2分子稳定地将镁原子与硼掺杂的石墨烯片结合。计算得到的平均结合能在-0.566 ~-0.687 eV/H2之间。复杂系统的分态密度表明，在-0.1 eV处，H2分子和Mg原子的s和d轨道有重叠，说明H2和Mg原子的s和d轨道分别有很强的杂化和结合。所研究的复杂系统的重量容量达到约8.26重量%的氢。HOMO和LUMO研究揭示了复杂系统的稳定性，DOS研究揭示了复杂系统的电子态密度。
2020-03-12 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
DNA-decorated graphene chemical sensors
石墨烯是一种真正的二维材料，具有优异的电子特性和巨大的实际应用潜力。石墨烯作为化学传感器材料的前景已经被注意到，但是关于使用石墨烯的实际化学传感的工作相对较少，特别是如何使用化学官能化来使石墨烯对化学蒸气敏感。在这里，我们展示了一种通过使用单链DNA作为敏化剂来提高石墨烯作为化学传感器的能力的途径。由此产生的广泛的响应设备显示快速的响应时间，在室温下完全和快速恢复到基线，和几个类似的蒸汽分析物之间的歧视。
2010-08-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Substrate enhanced superconductivity in Li-decorated graphene
我们研究了锂修饰石墨烯中基底对电子-声子耦合强度的作用。我们发现与$h$衬底的相互作用导致从$λ_0=0.62$到$λ_1=0.67$的显著增强，这对应于从$T_{c0}=10.33$ K到$T_{c1}=12.98$ K的转变温度的$25\%$增加。超导间隙为1.56 meV（悬浮）和1.98 meV（支持）。这些发现开辟了一条通过衬底工程提高石墨烯基材料超导转变温度的新途径。
2013-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Mechanisms of adsorbing hydrogen gas on metal decorated graphene
针对石墨烯等二维材料储氢结合力弱的问题，本研究通过第一性原理筛选碱金属/碱土金属修饰石墨烯的氢吸附性能，揭示三种吸附机制，并发现Kubas吸附可被外电场调控，为高效储氢材料设计提供依据。
2022-08-23 cond-mat.mtrl-sci
Electron-spin to Phonon Coupling in Graphene Decorated with Heavy Adatoms
石墨烯中天然弱的自旋-轨道耦合可以通过吸附原子沉积而大大增强（例如Weeks等人，Phys.Rev.X1，021001（2011））。然而，吸附原子的动力学也诱导声子和电子自旋之间的耦合。利用群论和紧束缚模型，系统地研究了单层石墨烯中低能面内声子与电子自旋之间的耦合.我们的研究结果为进一步研究该体系的自旋输运和超导性奠定了基础。为了量化耦合到晶格上的电子自旋动力学的影响，我们计算了电子和空穴的自旋翻转率。我们发现，后者表现出强烈的依赖于准粒子能量和系统温度。
2015-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
"Highly Conductive PDMS/Carbon Nanotube/Graphene Nanocomposites and Effect of Sulfuric Acid Treatment on Conductivity"
聚二甲基硅氧烷（PDMS）是一种绝缘体，通常用于微结构的制造，但需要导电的PDMS。因此，本研究主要集中于制备具有高导电性的PDMS纳米复合材料。因此，我们生产了高度导电的PDMS纳米复合材料，其填充有多壁碳纳米管（MWCNT）和石墨烯纳米片（GNP）。由于碳纳米管和纳米颗粒之间的协同效应，我们希望得到更多的导电纳米复合材料比PDMS纳米复合材料填充只有碳纳米管。此外，我们还研究了硫酸处理对所制备的PDMS/MWCNT/GNP纳米复合材料的表面组成和电导率的影响。结果表明，硫酸处理的样品的电导率显着高于未经处理的样品。电导率在270.7 ~ 1074.9S/m之间，其中酸处理样品的电导率较高。
2020-05-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Carbon mono and dioxide hydrogenation over pure and metal oxide decorated graphene oxide substrates: insight from DFT
基于第一性原理密度泛函理论计算，我们探索了氧化石墨烯表面上一氧化碳和二氧化碳转化为甲烷的能量学。类似于最近发现的各种有机物质在该催化剂上的水合，从氧化石墨烯的羟基转移氢原子提供了碳氧化物的逐步转化氢化。在室温下模拟的反应的估计产率为约0.01%的一氧化碳和二氧化碳。为了模拟氧化石墨烯/金属氧化物复合材料，计算了MO_2（M = V，Cr，Mn，Fe）存在下的氧化石墨烯/金属氧化物复合材料。这些计算的结果表明，显着降低的能量成本和反应产率增加到0.07%，这是相当的效率，这些反应在铂和铼基光催化剂。将温度增加到100 ℃的值应提供一氧化碳和二氧化碳的总转化率。
2013-04-30 cond-mat.mtrl-sci
OLi3-decorated Irida-graphene for High-capacity Hydrogen Storage: A First-principles Study
本文通过第一性原理计算研究超碱OLi3团簇修饰的铱掺杂石墨烯，将储氢容量从约7 wt%提升至10.00 wt%，并验证其在环境条件下可高效可逆释放氢气。
2025-06-03 cond-mat.mtrl-sci
Platinum-Decorated Graphene: Experimental Insight into Growth Mechanisms and Hydrogen Adsorption Properties
本研究利用扫描隧道显微镜和热脱附光谱分析铂在外延石墨烯上的团簇生长机制及氢吸附行为，证明铂功能化石墨烯可在室温相关条件下稳定储氢。
2023-09-27 cond-mat.mtrl-sci
Lithium and sodium decorated PHE-graphene for high capacity hydrogen storage: A DFT and GCMC study
Jiangsu Provincial Engineering Research Center of Low-Dimensional Physics and New Energy, College of Science, Nanjing University of Posts and Telecommunications（南京邮电大学理学院低维物理与新能源江苏省工程研究中心）
本研究通过DFT和GCMC模拟发现，锂和钠修饰的PHE-石墨烯在特定条件下可实现高氢吸附密度，适用于移动氢存储应用。
2026-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Unravelling H$_2$ chemisorption and physisorption on metal decorated graphene using quantum Monte Carlo
本研究采用量子扩散蒙特卡洛方法计算Li、Na、Ca、K修饰石墨烯的氢吸附能，验证了Ca修饰石墨烯上Kubas结合的可行性，发现常用DFT方法与DMC结果存在非系统性差异，为储氢材料筛选提供高精度参考。
2023-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Potential reversible hydrogen storage in Li-decorated carbon allotrope PAI-Graphene: A first-principles study
本文通过第一性原理计算研究锂修饰的二维多孔碳材料 PAI-石墨烯的储氢性能，发现其可实现 15.7% 的超高可逆氢吸收，远超 DOE 目标，并揭示了 Li 原子电离、静电吸附及防聚集机制。
2023-12-02 cond-mat.mtrl-sci
Novel electronic and magnetic properties of BN sheet decorated with hydrogen and fluorine
基于密度泛函理论的第一性原理计算揭示了氢氟功能化BN片的一些不寻常的性质。这些性质不同于类似官能化的石墨烯，即使两者共享相同的蜂窝结构。(1)与石墨烯在完全氢化时经历金属到绝缘体的转变不同，BN片的带隙在完全被氢饱和时显著变窄。此外，BN片的带隙可以从4.7 eV调整到0.6 eV，并且该系统可以是直接或间接半导体或甚至半金属，这取决于表面覆盖率。(2)与石墨烯不同，BN片具有杂原子组成，当与H和F共同修饰时，它可以导致具有丰富的电子和磁性的各向异性结构。(3)与石墨烯不同，BN片可以根据表面功能化的方式制成铁磁、反铁磁或磁简并。(4)功能化BN片的磁耦合的稳定性可以通过施加外部应变来进一步调制。我们的研究突出了功能化BN片的新应用的潜力。
2009-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced adsorption of Xe and Kr on boron doped graphene sheet decorated with transition metals (Fe, Ni, Cu and Zn)
在商业和核工业中，有效吸附和分离Kr和Kr气体是非常重要的。系统的从头计算结果表明，过渡金属（TM）修饰的硼掺杂石墨烯（BDG-TM）片可以作为一个有效的衬底吸附捕获的氘和氪（吸附原子）。在BDG-TM基底上，吸附能（E_ads）显著提高，其变化规律为BDG-Cu > BDG-Ni > BDG-Fe > BDG-Zn。这种改进是原始BDG的大约四倍，是传统金属基底的两倍。Badar电荷分析和电荷密度差图表明，TM修饰改变了基底-吸附原子界面的电荷分布，从而使吸附原子的极化发生显著变化，导致Eads的显著提高。吸附原子的极化变化与电荷转移过程是相互联系的，通过计算吸附原子的有效电荷来衡量，它们遵循相同的E_ads序列，因此相互印证。偏态密度分析表明，Fe、Ni和Cu修饰体系在费米能级附近的Xe-p轨道与TM-d轨道发生了分裂和强杂化，揭示了强吸附。进一步，采用基于第一性原理的遗传算法分析了Cu原子的聚集和分散对Eads的影响，结果表明Cu原子的聚集会使Cu和Kr的Eads恶化.因此，对于实验实现，BDG片均匀分散的细Cu颗粒被提议作为基板。
2021-04-23 cond-mat.mtrl-sci
Excitonic circular dichroism in boron-nitrogen clusters decorated graphene
本研究基于第一性原理计算提出硼氮团簇掺杂石墨烯体系，利用对称性破缺实现高效能谷极化，证实其可产生圆二色性能谷霍尔效应，且激子量子比特可用于信息处理。
2024-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Highly sensitive silver decorated-graphene oxide-silicon nanowires hybrid SERS sensors for trace level detection of environmental pollutants
在这项研究中，我们评估了银纳米棱镜/氧化石墨烯/硅纳米线（AgNPr/GO/SiNWs）纳米杂化系统的传感性能，有效地检测有机染料和除草剂残留在淡水通过表面增强拉曼散射（SERS）。均匀和垂直排列的硅纳米线已成功地合成使用金属辅助化学蚀刻技术，通过改变蚀刻时间从10到30分钟。AgNPr/GO/SiNW杂化组装通过旋转涂布的GO，然后滴铸沉积的AgNPr。AgNPr/GO/SiNWs的微结构受到SiNWs刻蚀时间的强烈影响，这反过来又影响了其SERS性能时，罗丹明6 G用作分析物分子。由于GO和AgNPr的协同作用，AgNPr/GO/SiNWs复合材料的SERS响应优于AgNPr/SiNWs。高效率的6.1 × 1010已实现与AgNPr/GO/硅纳米线为基础的传感器与30分钟的蚀刻硅纳米线的罗丹明6 G。使用这些低成本的AgNPr/GO/SiNWs纳米杂化SERS传感器，证明了快速检测饮用水污染物，如亚甲蓝和阿特拉津高达皮摩尔（10-12 M）浓度的有效方法。
2021-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Room temperature self-assembly of cation-free guanine quartet network nucleated from Mo-induced defect on decorated Au(111) with graphene nanoribbons
鸟嘌呤四链体是由多个鸟嘌呤四联体（GQs）堆叠而成的一类重要的新型分子靶点，其应用范围从纳米电子器件到抗癌药物。金属阳离子引入GQ结构中形成稳定的G-四链体，而其他通道尚未报道。本文报道了Au（111）表面上广泛的无金属GQ网络的室温分子自组装。在Au（111）表面注入钼原子所引起的表面缺陷被用来成核和稳定无阳离子的GQ网络。此外，用7-扶手椅型石墨烯纳米带（7-AGNR）修饰的Au（111）表面通过在空间上和化学上固化从Au台阶边缘成核的无序相而导致更广泛的GQ网络。扫描隧道显微镜/光谱（STM/STS）和密度泛函理论（DFT）计算证实了GQ网络的形成，并解开了成核和生长机制。这种方法刺激无阳离子的G-四重网络的形成在RT和可以导致稳定的新出现的分子自组装。
2021-02-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
Sodium-Decorated Ennea-Graphene: A Novel 2D Carbon Allotrope for High-Capacity Hydrogen Storage
本文通过DFT计算提出钠修饰的烯九石墨烯作为新型二维储氢材料，其每个钠原子可逆吸附4个H2分子，容量达8.8 wt%，超过美国能源部2025年目标。
2025-09-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Unravelling the Catalytic Activity of Dual-Metal Doped N6-Graphene for Sulfur Reduction via Machine Learning-Accelerated First-Principles Calculations
CSIR-Central Leather Research Institute (CSIR-CLRI)（印度中央皮革研究所）；Academy of Scientific and Innovative Research (AcSIR)（科学创新研究学院）
本研究提出机器学习加速的PACE框架，结合DFT与MLIPs筛选N6配位双原子催化剂，发现Fe-Ni和Fe-Pt因适宜吸附能与低反应能垒表现最优，并开发GBR模型快速预测吉布斯自由能，为锂硫电池催化剂设计提供数据驱动策略。
2025-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Giant magnetic anisotropy of transition-metal dimers on defected graphene
自旋电子学和量子计算器件中磁性单元的不断小型化激发了人们寻找具有大磁各向异性能（MAE）的磁性纳米结构的努力。典型的纳米结构包括分子磁体、磁性纳米团簇和磁性纳米线具有几meV的MAE，因此它们的阻断温度大多低于50 K。在这项工作中，我们证明了在系统中实现巨大的MAE的过渡金属二聚体的缺陷和修饰的石墨烯，基于密度泛函理论计算的可行性。特别是，无论是Pt-Ir二聚体上的单空位或Os-Ru二聚体上的氮装饰的双空位具有大于60 meV的MAE和高的结构稳定性。有趣的是，它们的磁各向异性可以方便地通过使用外部电场来操纵。这些特性使它们成为室温自旋电子学和量子计算设备的良好候选者。
2014-04-14 cond-mat.mtrl-sci
Superconductivity in Ca-doped graphene
石墨烯是一种零能隙半金属，可以通过物理或化学修饰转变为金属、半导体或绝缘状态。超导性在这些状态中明显缺失，尽管有相当多的实验努力和许多理论建议。在这里，我们报告的超导电性在钙修饰的石墨烯实现的石墨烯层压板，包括良好的分离和电子解耦的石墨烯晶体的插入。与插层石墨相反，我们发现Ca是在我们的实验中使用的插层剂（例如钾、铯和锂）中在1.8 K以上的石墨烯层压板中诱导超导性的唯一掺杂剂。Ca修饰的石墨烯在~ 6 K时成为超导体，并且发现转变温度强烈依赖于Ca层的限制和诱导的载流子浓度。除了超导石墨烯的第一个证据外，我们的工作还显示了使用其层压材料在其他2D材料中诱导和研究超导性的可能性。
2015-08-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
On Using Non-Kekule' Triangular Graphene Quantum Dots for Scavenging Hazardous Sulfur Hexafluoride Components
该研究利用密度泛函理论考察不同尺寸及 -CH₃、-COCH₃、-NH₂ 功能化 GQDs 对 SF₆ 分解气体的吸附与电子性质，发现 -NH₂ 功能化材料对 SO₂ 具有高灵敏、可恢复的物理吸附潜力。
2023-04-25 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Dual Effect of L-Cysteine on the Reorientation and Relaxation of Fe3O4-Decorated Graphene Oxide Liquid Crystals
研究了L-半胱氨酸对Fe3O4修饰的GOLC指向矢取向与弛豫的双重效应，发现其能缩短重新取向时间并延长弛豫时间，且利用磁场可控制微图案，为制造可调GOLC组件提供新方法。
2025-07-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
In situ X-ray diffraction studies of graphite oxidation reaction indicating different exfoliation mechanism than ex site studies
我们提供了一个简单的概述，溶剂为基础的石墨烯生产和总结目前的知识，通过石墨层间化合物进行氧化石墨的形成机制。此外，我们的原位X射线衍射调查到这个过程中的结果，讨论和对比的结果，由其他作者，谁采用相同的氧化协议，但检查样品的非原位X射线衍射。我们的研究结果表明，与其他作者的许多报告相反，没有强的结晶顺序，独特的石墨层间化合物以及氧化石墨，如果它们保持在浓酸中的发展。此外，还显示出，取决于浓度，硫酸分子显著削弱石墨中的石墨烯-石墨烯相互作用。因此，只要有足够的能量输入来分离石墨烯层，浓硫酸就可以是石墨烯分散体的良好溶剂。
2017-01-23 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Towards viable H$_2$ storage in Ca decorated low-dimensional materials with insights from reference quantum Monte Carlo
University College London（伦敦大学学院）；Università di Napoli Federico II（那不勒斯费德里科二世大学）
研究通过量子蒙特卡罗方法和密度泛函近似，探讨钙修饰低维材料中氢气的吸附性能，发现钙锚定在碳纳米管和硼掺杂石墨烯上可提升氢吸附能，达到可行存储窗口。
2026-04-08 cond-mat.mtrl-sci
Charge transfer mediated giant photo-amplification in air-stable $α$-CsPbI$_3$ nanocrystals decorated 2D-WS$_2$ photo-FET with asymmetric contacts
基于混合异质结的光电晶体管由于其光门效应而获得的高增益而备受关注。然而，在单沟道层晶体管中不存在面内内置电场导致相对较高的暗电流并且需要器件的大的操作栅极电压。在这里，我们报告了新的空气稳定的铯铅碘/二硫化钨（CsPbI $_3$ /WS $_2$）混合维异质结构为基础的光场效应晶体管（光场效应管）与非对称金属电极（铬/WS $_2$ /金），表现出极低的暗电流（~10-12 A），在零栅偏压下的响应度为~102 A/W。肖特基势垒（WS $_2$ /Au界面）在沟道中诱导整流特性，伴随着来自溶液处理的$α$相CsPbI $_3$ NC敏化剂的优异的光选通效应，导致具有非常高的响应度（~104 A/W）和优异的灵敏度（~106）的栅极可调谐宽带光电探测。最令人感兴趣的是，由于形成了具有相对较小晶格常数（α = 6.2315 Ω）的立方$α$相CsPbI $_3$纳米晶体，并用来自WS $_2$层的硫原子填充了表面空位（Pb 2+中心），该器件甚至在高湿度（50-65%）条件下也显示出优异的性能，从而保护其免受环境退化.这些结果强调了一种新的策略，开发混合维混合异质结构为基础的光电晶体管的未来集成纳米光电系统。
2022-12-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
TPHE-Graphene: A First-Principles Study of a New 2D Carbon Allotrope for Hydrogen Storage
本研究通过第一性原理计算提出钠修饰的新型二维碳同素异形体TPHE-graphene用于高效储氢，发现其具备优异稳定性且储氢容量达9.52 wt%，是理想的绿色能源储氢材料。
2025-05-31 cond-mat.mtrl-sci
Surface Hydrogen Coverage on Pt/Graphene Measured by Carbon Ion ERDA
Department of Mechanical and Systems Engineering, National Atomic Research Institute（机械与系统工程系，国家原子研究院）
本研究利用碳离子ERDA技术测量Pt/石墨烯表面氢覆盖度，揭示氢吸附深度分布及其存储行为。
2025-12-29 cond-mat.mtrl-sci
Graphene Lattices with Embedded Transition-Metal Atoms and Tunable Magnetic Anisotropy Energy: Implications for Spintronic Devices
在石墨烯晶格中掺杂过渡金属原子以获得高的磁各向异性能（MAE）是材料研究的重要目标，这是由于其在自旋电子学中的潜在应用。本文利用自旋极化密度泛函理论（densityfunctionaltheory，DFC），结合自旋轨道耦合，研究了含空位缺陷的石墨烯（nitrogen-doped graphene）的磁性，包括裸石墨烯和氮修饰石墨烯，以及Cr，Mn和Fe过渡金属单原子（TM-SA）和两种不同的TM原子同时掺杂石墨烯的磁性。[...]计算结果的补充原子分辨率表征的附带Mn杂质键合到四个碳原子，其本地化的自旋匹配预期使用芯级电子能量损失谱测量。具有强磁性的导电TM掺杂石墨烯为石墨烯基自旋电子器件的设计提供了前景。
2022-01-11 cond-mat.mtrl-sci
Single-Valley Engineering in Graphene Superlattices
石墨烯中的两个不相等的谷排除了由Z2拓扑绝缘体相的奇数个狄拉克锥特性提供的对谷间散射的保护。在这里，我们提出了一种方法，工程师的手征单谷金属相与二次交叉在蜂窝晶格通过定制的\sqrt{3} N * \sqrt{3} N或3N *3N超晶格。提出了在吸附原子修饰的石墨烯超晶格中通过赝塞曼场调节谷极化的可能性以及Dresselhaus型谷轨道耦合的出现。这种谷操纵机制和金属相也可以在蜂窝光子晶体中找到应用。
2015-01-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reversible magnetism switching in graphene-based systems via the decoration of photochromic molecules
通过第一性原理计算，我们证明了当用光致变色分子修饰时，可以利用光可逆地控制纳米磁性系统的磁性。选择石墨烯基磁性系统和光致变色偶氮苯分子的组合作为模型系统。发现偶氮苯分子的{ \it transs}和{ \it cis}异构体可以通过光激发在彼此之间转换，对系统的磁性具有显著不同的影响。研究结果为今后设计光可控的分子尺度自旋电子器件奠定了基础。
2013-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Li-decorated BC3 nanopores: Promising materials for hydrogen storage
本研究通过密度泛函理论和量子热力学模型，发现Li修饰的BC3狭缝孔在中等温度和较低压力下可实现优于石墨烯和硼烯的储氢容量，并满足美国能源部车载储氢目标，突出了H2转动自由度对储氢性能的关键影响。
2023-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unexpected Electron Transport Suppression in a Heterostructures Graphene MoS2 Multiple Field-Effect Transistor Architecture
我们展示了石墨烯-MoS 2架构集成多个场效应晶体管，我们独立地探测和关联的导电性能的范德华耦合石墨烯-MoS 2接触的MoS 2通道。器件的制造从高质量的单晶单层化学气相沉积生长和扫描拉曼和光致发光光谱的特点。将二硫化钼的跨导曲线与石墨烯接触条纹的电流-电压特性进行比较，揭示了对MoS 2曲线的n侧上的传输的显著抑制。基于从头算建模，该效应被理解为硫空位的捕获，这与直觉相反地取决于场效应，即使石墨烯接触层位于背栅和MoS 2沟道之间。
2022-01-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of graphene substrate on the spectroscopic properties of photovoltaic molecules: role of the in-plane and out-of-plane pi-bonds
采用密度泛函理论研究了偶极基团修饰并五苯（d-并五苯）吸附在石墨烯基底上的电子结构.考虑了三种参考构型，即无畸变的理想分子、包括分子内畸变的实际分子和吸附在石墨烯上的分子。计算表明，由于分子扭曲，以及在分子和衬底之间形成弱的$π$ -键，d-并五苯+石墨烯系统内的电荷重新分布明显。此外，通过-OH和=O对-H末端饱和度的化学修饰的效果被检查，以探索“能级工程”的可能性。在无规相近似下，计算了d-并五苯在理想构象和畸变构象以及吸附在石墨烯上的分子的介电函数虚部。结果表明，尽管分子畸变显著改变了孤立d-并五苯的吸收光谱，但吸附分子表现出的光谱与单个石墨烯的光谱非常相似。
2016-12-30 cond-mat.mtrl-sci
First-Principles Study of I$_2$ and CH$_3$I Adsorption on Transition Metal Decorated 2D-Material substrates : Insights from Electronic Structure and Reaction Kinetics
Indira Gandhi Centre for Atomic Research（印度原子能研究中心）
本研究通过第一性原理计算，提出过渡金属修饰的硼掺杂石墨烯和二维MoTe2基底可高效吸附放射性碘物种，TM作为催化中心使反应在热力学和动力学上可行，为实验提供指导。
2026-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Which chromium-sulfur compounds exist as 2D material?
Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf（德累斯顿罗森多夫赫尔姆霍兹中心）
本研究通过分子束外延合成出两种未报道的二维铬硫化物Cr₂S₃-2D和Cr_{2⅔}S₄-2D，表征了其结构与稳定性，结合第一性原理计算预测其具有磁性，且在实验条件下未能合成出此前预测的单层CrS₂。
2025-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct coupling between charge current and spin polarization by extrinsic mechanisms in graphene
自旋电子学--全电子控制电子自旋，用于量子或经典信息存储和处理--是二维材料石墨烯最有前途的应用之一。尽管原始石墨烯具有可忽略的自旋轨道耦合（SOC），但理论和实验都表明石墨烯中的SOC可以通过外在手段（例如通过吸附原子杂质的官能化）来显著增强。我们提出了一个理论的运输在石墨烯中占满自旋相干动力学的载体，包括迄今为止被忽视的自旋旋进过程中的共振散射与稀杂质。我们确定了一种新的“各向异性自旋进动散射”过程，具体到二维和非本征SOC，这有助于在石墨烯中的大电流诱导的自旋极化。该理论还产生了一个全面的描述的自旋弛豫机制在杂质修饰的石墨烯：Elliot-Yafet和Dyakonov-Perel弛豫率都存在，我们发现，后者可以占主导地位的载流子密度和杂质强度的一些选择。这为设计未来石墨烯基集成自旋电子器件提供了理论基础。
2016-08-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coverage-dependent magnetic and electronic properties of graphene with Co adatoms
本研究通过第一性原理计算，系统揭示了Co吸附原子覆盖度对石墨烯磁性与电子性质的调控，发现低覆盖度下自旋极化及轨道杂化产生新带，并诱导量子反常霍尔效应。
2021-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Edge-Grafted Molecular Junctions between Graphene Nanoplatelets: Applied Chemistry to Enhance Heat Transfer in Nanomaterials
石墨烯纳米片（GNP）的边缘功能化利用重氮化学进行，旨在合成边缘装饰的纳米颗粒，其用作制备用于增强传热的工程纳米结构材料的构建块。事实上，苯酚官能化和二苯胺桥接的GNP（分别为GnP-OH和E-GNP）都组装在纳米纸中，分别利用非共价和共价分子连接的形成。分子动力学允许估计两种不同类型的分子结的热导率，表明共价结与非共价结的电导率之间的因子为6。此外，观察到化学官能化将纳米片的自组织驱动到纳米纸中，导致GnP-OH和E-GNP的热导率提高20%，而在E-GNP的情况下，交叉平面热导率提高了150%。因此，将化学功能化应用于纳米颗粒网络中的接触电阻工程被验证为提高纳米颗粒网络的热交换效率的迷人途径，在低温热交换和回收应用中具有巨大的潜在影响
2018-01-02 cond-mat.mtrl-sci
Non-Enzymatic Glucose sensing properties of NiO nanostructured flower decorated Exfoliated Graphite Electrodes
Indian Institute of Technology Jodhpur（印度焦浦理工学院）；Indian Institute of Technology, Ropar（印度罗帕尔理工学院）
本研究通过NiO纳米花装饰展开石墨电极实现了高灵敏度和选择性的非酶葡萄糖检测，灵敏度达304.12微安/毫摩尔/平方厘米，检测限为100微摩尔。
2026-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Signatures of adatom effects in the quasiparticle spectrum of Li-doped graphene
本文采用原子$T$矩阵方法研究了Li修饰石墨烯（Li@graphene）的光谱函数和准粒子散射，揭示了吸附原子诱导的光谱效应，揭示了实验观察到的角分辨光电子能谱（ARPES）特征。从传输研究，碱吸附原子是已知的引入带电杂质散射限制载流子迁移率。在这里，我们证明，锂吸附原子进一步引起一个低能量的杂质带集中在$Γ$点，这源于原子之间的杂化2s状态的锂吸附原子和石墨烯的“表面”状态。结果表明，杂质带强烈依赖于Li吸附原子的浓度$c_\mathrm{Li}$，并与$c_\mathrm{Li}\sim 8\,\%$（$E_F\approx 1.1\,\mathrm{eV}$）处的狄拉克锥上的Li诱导费米能级对齐.最后，我们表明，当能量高于$\sim 1\,\mathrm{eV}$、接近石墨烯态密度（DOS）的范霍夫奇异性时，吸附原子诱导的准粒子散射急剧增加，导致狄拉克锥上的大线宽加宽，并伴随着向下移动和特征扭结在导带中。我们的研究结果是高度相关的未来研究的ARPES，运输和超导性的adatom掺杂的石墨烯。
2019-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene Electrodynamics in the presence of the Extrinsic Spin Hall Effect
我们将二维电子气的电动力学推广到非本征自旋霍尔效应（SHE）。该理论被应用到掺杂的石墨烯装饰与随机分布的吸收，诱导自旋轨道耦合（SOC）的接近。形式主义扩展了以前的半经典治疗的SHE的非本地动力学制度。在粒子数守恒近似下，我们计算了小频率和波矢极限下的电导率、介电函数和自旋霍尔角。自旋霍尔角随频率和波数的增加而减小，但在对应于Drude峰的频率附近，自旋霍尔角仍与其零频率值相当。得到了等离子体激元色散和线宽。非本征SHE在长波长范围内影响等离子体色散，但在波数较大时不影响。该结果表明了对在剥离的石墨烯（其不表现出SHE）和通过化学气相沉积生长的石墨烯（其最近报道了大的SHE）中测量的相当类似的等离子体响应的解释。我们的理论也奠定了基础，为未来的实验研究SOC效应的电动力学响应的二维电子气与SOC无序。
2015-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Accuracy of Density Functional Theory in Prediction of Carbon Dioxide Adsorbent Materials
我们已经进行了一个彻底的计算研究，以评估的准确性的密度泛函理论（DFT）方法在描述的CO2与模型碱土金属（AEM，钙和锂）装饰的碳结构，即蒽（C14 H10）分子的相互作用。我们发现，气体吸附能和平衡结构的结果与标准（即LDA和GGA）和混合（即PBE 0和B3 LYP）交换相关泛函的DFT得到的结果显着不同的二阶Moller-Plesset微扰理论（MP2），一个准确的计算量子化学方法。发现的主要分歧主要可以合理化的电子相关误差，导致不准确的电荷转移和分子之间的静电库仑相互作用。有趣的是，我们发现，当蒽中AEM原子的浓度被调整为尽可能接近AEM修饰的石墨烯的电子结构时，混合交换相关DFT和MP2方法提供了定量相似的结果。我们讨论了我们的工作在建模和表征目前寻求碳捕获和封存材料的影响。
2013-01-14 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Defect configuration, not nitrogen content, governs the mechanical integrity of nitrogen-doped graphene: a molecular dynamics study
The University of Alabama in Huntsville（阿拉巴马大学亨茨维尔分校）；University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Bangladesh University of Engineering and Technology（孟加拉工程技术大学）
研究氮掺杂石墨烯机械完整性，通过分子动力学模拟，对比石墨氮簇、空位和吡啶氮簇，发现缺陷构型而非氮含量起决定作用，还明确了共存缺陷相互作用及载荷关系，为容错设计提供依据。
2026-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Valley-dependent transport through graphene quantum dots due to proximity-induced, staggered spin-orbit couplings
研究了石墨烯上C_3v对称岛阵列通过近邻效应诱导量子点和自旋-轨道耦合的系统，发现Rashba耦合可控制谷性质，顶栅电压可调节谷极化和散射，为谷依赖电子光学器件提供了新方法。
2024-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic properties of substitutional impurities in graphene-like C$_2$N, $tg$-C$_3$N$_4$, and $hg$-C$_3$N$_4$
采用密度泛函理论计算方法研究了石墨烯类纳米多孔材料C $_2$ N、$tg$ -和$hg$ -C $_3$ N $_4$中取代杂质的电子和结构性质.我们考虑四种类型的杂质：碳位上的硼取代（B（C））、氮位上的碳取代（C（N））、碳位上的氮取代（N（C））和氮位上的硫取代（S（N））。从结合能计算，我们发现，C（N）和B（C）的取代是最积极的有利的，并诱导小键修改附近的杂质，而S（N）诱导强烈的晶格畸变。尽管所有研究的杂质都在这些材料的带隙内诱导缺陷能级，但它们的电子性质是截然不同的，这取决于杂质作为受体或供体的行为。还观察到受体（供体）波函数仅由来自杂质本身和/或邻近位点的$σ$（$π$）轨道组成。因此，受体波函数指向孔隙，而供体波函数在整个相邻原子中延伸得更多，这是一种可以进一步探索以修改这些材料与吸附物之间相互作用的性质。此外，杂质的性质显示出很强的位置敏感性和基态结合能范围从$0.03$到$1.13$ eV，从而提供了一个有趣的路线，用于调整这些材料的光学性质。最后，自旋极化计算表明，所有的杂质配置有一个磁性基态，从自旋分裂的杂质水平上升。在一些配置中，可以在间隙内找到一个以上的杂质能级，其中两个可能被探索为单光子发射的两能级系统，最近在TMDC上的缺陷复合物上提出了类似的建议。
2020-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Engineering the Electronic Structure of Two-Dimensional Materials with Near-Field Electrostatic Effects of Self-Assembled Organic Layers
我们用密度泛函理论计算了二维自组装有机单分子膜修饰材料的电子结构。我们发现，2D材料受到强烈的影响，近场静电效应所造成的高多极的有机层电子密度。我们发现，这种效应可以导致显着（~0.5V）调制的平面内的电子在2D材料中经历的电位从分子层的~ 40 μ m，与近场和远场之间的过渡取决于分子的横向范围。我们开发了一个理论，这种效果，表明分子层的静电势可以近似由来自分子结构和多极的离散平面电荷密度。通过计算和分析解决这个模型，我们提出了这种效应的实现，以产生新的电子特性的电子在二维材料中，如带隙开放和各向异性群速度调制单层石墨烯从实验上可实现的分子组件。
2021-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Two New Members of the Covalent Organic Frameworks Family: Crystalline 2D-Oxocarbon and 3D-Borocarbon Structures
本研究利用全局优化与密度泛函计算提出 COF-66 材料家族，发现二维晶体 C6O6 及三维 C6B6，并给出多种 X6Y6 结构的带隙。
2024-01-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Visualizing intercalation effects in 2D materials using AFM based techniques
本文利用基于AFM的技术可视化二维材料中的插层效应，揭示了插层引起的结构和电子性质变化，为定制二维材料性质提供见解。
2025-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Engineering two-dimensional materials from single-layer NbS$_2$
本研究从单层NbS$_2$出发，通过两种路径制备了无范德华间隙的二维材料Nb$_{5/3}$S$_3$-2D和Nb$_2$S$_3$-2D，结合实验与DFT计算揭示其结构，并强调表面与界面效应在结构形成中的关键作用。
2024-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Combined electronic excitation and knock-on damage in monolayer MoS2
该研究通过测量55–90 keV电子束下MoS2中硫原子的位移截面，揭示了电子辐照损伤由弹性撞击与非弹性激发联合作用，并量化了不同能量下的主导机制及激发寿命。
2023-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
