Silicon carbide-assisted co-existence of magnetic phases in well-optimized Ti$_3$SiC$_2$-etched MXene
在这里，我们报告的第一个成功的剥离二维Ti $_3$ C $_2$ T $_x$ MXene通过选择性蚀刻硅从钛碳化硅（Ti $_3$ SiC $_2$）MAX。MXene的成功蚀刻和剥离通过所有（00 l）峰向较低角度的移动以及c-晶格参数的增加来确认，如通过X射线衍射技术确定的，以详细描述材料结构。发现多层MXene的c-晶格参数为19.34 μ m，在分层过程后增加到26.22 μ m，表明TMA+离子成功嵌入MXene片材内。扫描电子显微镜（SEM）图像显示了二维层状结构的形成。使用超导量子干涉装置（SQUID：Quantum Design）测量蚀刻的MXene样品的磁性测量。磁化强度与磁性（M-H）曲线清楚地表明在低温下以及在室温下的铁磁主导磁滞回线，以及由于MXene结构中存在碳化硅（SiC）而存在的小的抗磁性相。通过XRD和Raman光谱证实了SiC相的存在，其显示了2D MXene结构中SiC的尖锐峰和振动模式。目前的工作表明铁磁和抗磁相的共存，使其成为未来自旋电子器件的合适的2D材料。
2020-06-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Chemical-scissor-mediated structural editing of layered transition metal carbides
针对非范德华层状材料插层难的问题，提出化学剪刀介导的MAX相及MXene结构编辑方法，可制备多种新型层状材料并实现反向转变，为层状陶瓷调控提供新途径。
2022-07-29 cond-mat.mtrl-sci
Hybrid organic-inorganic two-dimensional metal carbide MXenes with amido- and imido-terminated surfaces
本研究开发了一类新型混合MXenes(h-MXenes)，其有机和无机部分通过氨基和亚氨基键合连接，结合了配位化学与表面科学概念，展现出有机-无机组分相干耦合及优异的抗水解稳定性。
2023-05-27 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Machine-learned interatomic potential for titanium carbide MXenes: Application to ion irradiation simulations
University of Helsinki（赫尔辛基大学）
研究针对裸露的Ti$_{n+1}$C$_n$ MXenes开发机器学习原子间势，用于离子辐照模拟。通过密度泛函理论计算训练，该势展现良好性能，模拟结果为MXenes缺陷工程提供指导，也为其他MXenes的原子模拟提供范例。
2026-07-08 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Chemical bonding in carbide MXene nanosheets
用表面敏感价带X射线光电子能谱学研究了一组新的过渡金属碳化物Tin+1Cn-Tx（n= 1，2）（MXenes）的碳化物核内化学键和表面化学。不同厚度的堆叠纳米片的能带结构的变化进行了分析连接到已知的杂交区域的TiC和TiO 2，影响弹性和传输性能。通过采用高激发能，提高了价带底部C2 s-Ti 3d杂化区的光电子截面.如在这项工作中所示，O 2 p和F 2 p带示出强烈依赖于键长的表面基团和吸附位点。讨论了表面氧化和Ar ~+溅射对电子结构的影响。
2018-03-20 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Dirac points with giant spin-orbit splitting in the electronic structure of two-dimensional transition-metal carbides
二维（2D）材料，尤其是其中最突出的成员石墨烯，对许多科学领域产生了重大影响。此外，它们已成为研究狄拉克物理学新兴领域内凝聚态物质相对论性质的基础。这引发了对新材料的强烈研究，其中载流子表现为无质量或有质量的狄拉克费米子。在这里，我们从理论上证明了狄拉克电子在一系列二维过渡金属碳化物（称为MXene）中的存在。它们在第一布里渊区有12个圆锥形交叉点，具有巨大的自旋轨道分裂。我们的研究结果表明，2D能带结构的MXene的保护免受外部扰动，甚至在多层相保存。这些结果，加上工程设计这些材料相的特性的广泛可能性，使狄拉克MXenes成为研究和开发基于狄拉克物理学的新技术的潜在候选者。
2015-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Control of spintronic and electronic properties of bimetallic and vacancy-ordered vanadium carbide MXenes via surface functionalization
MXene是二维过渡金属碳化物，具有克服传统二维电子学局限性的高潜力。在这种情况下，各种MXene已经显示出适合于自旋电子学应用的磁性，但迄今为止报道的MXene的数量远远小于其母体MAX相。因此，我们研究了从新的$(V_{2/3}Zr_{1/3})_2AlC $ MAX相衍生的有序和空位有序的MXene的结构、电子和磁性，以评估MXene剥离是否会返回稳定的磁性材料。特别是，我们已经研究了原始的和表面官能化的$(V_{2/3}Zr_{1/3})_2CX_2$双和$(V_{2/3} \square_{1/3})_2CX2$空位有序的MXene与X = O，F和OH的性质。我们的密度泛函理论（DFT）计算表明，修改MXene化学计量和/或MXene表面官能化改变了MXene性质。在测试了金属图案和官能化的所有可能组合后，我们将$V_{2/3}Zr_{1/3})_2CX_2$、$(V_{2/3}\square_{1/3})_2CF_2$和$(V_{2/3}\square_{1/3})_2C(OH)_2$鉴定为稳定结构。其中，$(V_{2/3}Zr_{1/3})_2CO_2$ MXene被预测为FM本征半导体，具有非常高的居里温度（$T_C$），为270 K。$(V_{2/3}Zr_{1/3})_2C(OH)_2$ MXene表现出相当低的功函数（WF）（1.37 eV），因此是超低功函…
2019-10-03 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Controllable crystal restructuring in MXene by electron irradiation
近几十年来，利用电子束作为最小的工具来定制材料已经取得了突破。然而，由于原子撞击的随机性，通过电子束以可控的方式操纵原子是一个长期的挑战。在这里，我们表明电子照射可以可控地操纵新开发的MXene多层膜中的原子。多层膜由许多原子厚的过渡金属碳化物板组成，每个板上的羟基和O官能团终止。在电子照射下，羟基的H原子被敲落，产生被限制在纳米尺寸狭缝中的悬挂O包围的阳离子陷阱。同时，部分脱离碳化物板的过渡金属原子周期性地迁移到阳离子陷阱中，导致晶体重构。晶体重组对于各种MXene是通用的，并且显著地提高了电导率并降低了各向异性，在原子尺度上对MXene的工程化具有重要意义。
2019-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Fermiology of two-dimensional titanium carbide and nitride MXenes
MXene是一类二维过渡金属碳化物和氮化物材料，其通常表现出非常好的金属导电性，因此对于例如，柔性电子、电催化和电磁干扰屏蔽。然而，令人惊讶的是，对MXene的费米学，即费米面的形状和大小及其对材料性质的影响知之甚少。其中一个原因可能是MXene表面几乎总是被官能团的混合物覆盖，并且研究无序系统的费米表面是麻烦的。在这里，我们研究了四种常见的钛基MXene作为表面官能团组成的函数的费米学。我们首先计算了具有显式混合表面的系统的有效能带结构，观察到Ti-d带的填充和由此产生的费米能级移动的逐渐演化。然后，我们证明，这些能带结构可以通过使用假氢化表面接近，也比较有利的实验角度分辨光电子能谱的结果。通过修改赝氢电荷，然后我们继续绘制所有系统的费米面，并提取它们的属性，如费米表面积和平均费米速度。这些又被用来评估的电导率与弛豫时间拟合实验测量的电导率。
2021-04-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic transport in titanium carbide MXenes from first principles
基于第一性原理计算了四种碳化钛MXenes的电子与输运性质，发现电导率受表面端基和厚度影响，且动量弛豫时间近似（MRTA）比自能弛豫时间近似（SERTA）更吻合迭代玻尔兹曼方程结果。
2023-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Structural, electronic properties and stability of MXenes Ti2C and Ti3C2 functionalized by methoxy groups
MXenes是一组新的准二维d-金属碳化物或氮化物纳米材料，通过化学剥离从MAX相衍生，其性质对表面官能团的存在非常敏感。在此，通过密度泛函理论紧束缚方法考虑通过甲氧基官能化的MXene Ti 2 C和Ti 3 C2。它们的结构，电子性质，和相对稳定性进行了讨论，与相关的和实验制造的羟基衍生物MXenes的比较。
2013-04-09 cond-mat.mtrl-sci
High-speed ionic synaptic memory based on two-dimensional titanium carbide MXene
具有线性高速开关的突触设备可以加速硬件中包含的人工神经网络（ANN）的学习。然而，传统的电阻式存储器遭受高写入噪声和不对称电导调谐，阻止了超过传统计算效率所需的ANN阵列的并行编程。电化学随机存取存储器（ECRAM）通过将离子插入到氧化还原活性通道中而发生电阻切换，由于其线性切换和低噪声而解决了这些挑战。使用二维（2D）材料和金属氧化物的ECRAM存在离子动力学缓慢的问题，而有机ECRAM能够实现高速操作，但由于聚合物的温度稳定性较差，因此面临芯片上集成的重大挑战。在这里，我们展示了使用2D碳化钛（Ti3C2Tx）MXene的ECRAM，该MXene将有机物的高速和无机材料的集成兼容性结合在单个高性能器件中。我们的ECRAM结合了ANN并行加速所必需的速度、线性度、写入噪声、开关能量和耐久性指标，重要的是，它们在与Si电子器件进行后端集成所需的热处理后保持稳定。这些ECRAM的高速度和高性能引入了MXenes，这是一个2D碳化物和氮化物的大家族，迄今为止合成了30多种成分，是在电化学和电子学的关系下运行的设备的非常有前途的候选者。
2021-04-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A Density Functional Theory Study of Magnetic Transition in MnO2 adsorbed Vanadium Carbide (V$_2$C) MXene
本文通过DFT计算和实验表征，发现MnO2吸附使V2C MXene从非磁性转变为磁矩为4.48μB的强铁磁性，为二维自旋电子学中的磁性理解提供了新进展。
2025-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Robust high-temperature topological excitonic insulator of transition-metal carbides (MXenes)
本文提出“宇称阻挫”机制解释拓扑激子绝缘体罕见的原因，并通过第一性原理计算证明单层MXenes可实现室温鲁棒拓扑激子凝聚，为寻找新材料和探究拓扑与多体效应相互作用提供了新平台。
2023-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Molybdenum Carbide MXenes as Efficient Nanosensors Towards Selected Chemical Warfare Agents
在诸如国防、化学传感、医疗保健和安全环境监测单元等各个领域中，对快速、可靠、廉价、非侵入性、灵敏和紧凑的低功耗传感器的需求一直在萌芽。特别是，化学战剂（CWA）的有效检测对于人类的安全和保障非常重要。受此启发，我们探索了碳化钼MXene（Mo 2CTx; Tx= O，F，S）作为在水和非水介质中对所选CWAs（如砷化氢（AsH 3），芥子气（C4 H8 Cl 2S），氯化氰（NCCl）和光气（COCl 2））的有效传感器。我们的van der Waals校正的密度泛函理论（DFT）计算表明，CWA与Mo 2CF 2和Mo 2CS 2单层膜在强化学吸附下结合，结合能在-2.33至-4.05 eV的范围内，而Mo 2CO 2导致相对较弱的结合，为-0.29至-0.58 eV。我们进一步报告的变化的电子性质，静电势和功函数的Mo 2CTx吸附的CWAs，这验证了一个有效的传感机制。采用统计热力学分析方法研究了Mo_2CTx在不同温度和压力下的传感特性。我们相信，我们的研究结果将为一类创新的低成本可重复使用的传感器铺平道路，用于敏感和选择性地检测空气和水介质中的剧毒化学武器。
2023-02-07 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Halogenation induced transition of superconductor-to-semiconductor in MXene-like MOene with direct band gap and long carrier lifetime
传统的MXenes以其独特的力学和电学性质，以及丰富的元素组成和化学修饰而受到人们的广泛关注。然而，具有直接带隙的半导体特性在已报道的MXene中极为罕见。因此，将MXene家族扩展到具有独特行为的碳化物和氮化物之外仍然是一个非凡而迷人的领域。
2022-03-19 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Interfacial properties of black phosphorus/transition metal carbide van der Waals heterostructures
黑磷（BP）具有优异的电学性能，被认为是下一代光电子器件的理想材料。本文采用第一性原理计算设计了BP/MXene（Zrn+1CnT 2，T = O，F，OH，n = 1，2）vanderWaals（vdW）异质结器件。具有适当功函数的Zrn+1CnT 2组分导致与BP在垂直方向上形成欧姆接触。在BP/Zr_2CF_2、BP/Zr_2CO_2H_2、BP/Zr_3C_2F_2和BP/Zr_3C_2O_2H_2双层膜中，沿横向发现了低的肖特基势垒，BP/Zr_3C_2O_2甚至表现出欧姆接触行为。BP/Zr_2CO_2是一种半导体异质结构，具有II型能带排列，有利于电子-空穴对的分离。BP/Zr 2CO 2的能带结构可以通过一个垂直的电场进行有效的调谐，并预测BP在0.4 V/m2的电场下经历了从施主到受主的转变。在这项工作中检查的BP/MXene异质结构的多功能电子特性突出了它们在电子学中的应用前景。
2018-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Chemical Bonding of Termination Species in 2D Carbides Investigated through Valence Band UPS/XPS of Ti3C2Tx MXene
MXene是技术上有趣的2D材料，在许多应用中显示出潜力。MXene的性质在很大程度上取决于构建2D MX层的元素的选择。用于调整有吸引力的材料性质的另一个关键参数是终止MX层表面的物种。虽然是一个重要的参数，MX层和终止物种之间的键合的实验研究很少，因此一个有趣的调查主题。在这里，我们表明，终止物种氟（F）键的Ti 3C 2-表面主要通过Ti 3 p-F 2 p杂化和氧（O）键通过Ti 3 p-O 2 p杂化与Ti 3d和Ti 4p的显着贡献。研究进一步表明，Ti_3C_2-表面不仅在三重空心面心立方（fcc）位置上被F和O封端。大量的O位于与Ti 3C 2-表面上的两个Ti表面原子键合的桥位上。此外，结果没有提供氢氧化物（OH）终止在Ti 3C 2-表面上的支持。相反，通过紫外和X-射线光电子能谱学与计算光谱的态密度，矩阵元素和灵敏度因子加权得到的价带强度分布的比较，揭示了OH不能被认为是一个固有的终止物种在Ti 3 C 2 Tx。这项研究的结果对正确建模MXene的结构和相应的材料特性具有重要意义。特别是在表面组成和电荷很重要的应用中，例如超级电容器、锂离子电池、电催化以及燃料和太阳能电池，其中嵌入过程至关重要。
2021-09-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Predicting the pseudocapacitive windows for MXene electrodes with voltage-dependent cluster expansion models
MXene过渡金属碳化物和氮化物在储能应用中越来越受到关注。由于这些化合物能够以快速电化学方式转化能量，因此特别有希望用作伪电容电极。使用电压依赖的簇扩展模型，我们预测的电荷存储性能的MXene赝电容器的电极组合物的范围。基于第VI族过渡金属的$M_3C_2O_2$电极具有比原型钛基（例如$Ti_3C_2O_2$）MXene电极大高达80%的面积能量密度。我们将这种高赝电容归因于VI族MXene电极的法拉第电压窗口，其预测为钛基MXene电极的法拉第电压窗口的1.2至1.8倍。赝电容电压窗口的大小随着MXene过渡金属可达到的氧化态的范围而增加。通过类似的机制，溶剂中多种离子（Li $^+$和H $^+$）的存在导致过渡金属氧化态的急剧变化，并且可以显著增加MXene赝电容器的充电容量。
2021-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio Monte Carlo prediction of order-to-disorder transitions in multicomponent MXenes
Department of Aerospace Engineering and Mechanics, The University of Alabama（阿拉巴马大学航空航天工程与力学系）
本文通过改进的从头计算蒙特卡洛方法，研究了多组分MXenes中表面终止和配位环境对有序到无序转变的影响，并揭示了不同终止方式对材料结构调控的作用。
2026-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Superconductivity in functionalized niobium-carbide MXenes
基于第一性原理和Eliashberg理论，研究发现Cl和S功能化可显著增强Nb$_2$C MXenes的超导电性，单层Nb$_2$CCl$_2$的$T_c$达10 K，栅极诱导可提升至40 K，并预测Nb$_3$C$_2$S$_2$的$T_c$约为30 K。
2022-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Data-driven discovery and rapid, direct synthesis of MXenes
Linköping University（林雪平大学）；Tallinn University of Technology（塔林理工大学）
本研究结合机器学习数据库挖掘与实验，发现38种未被识别的ml-MXene，用快速自蔓延高温合成法重新发现5种MXenes，还制备11种稀土基M₂CT₂ MXenes，扩展了MXene家族并提供数据驱动的可持续材料发现策略。
2026-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Oxygen Functionalization-induced Crossover in the Tensile Properties of thinnest 2D Ti2C MXene
过渡金属碳化物/氮化物（MXenes）是一种新开发的二维（2D）材料，具有技术上坚固的性能，可以通过平面表面功能化进行微调。在本文中，氧（O-）官能化对最薄的2D Ti 2C MXene的拉伸机械特性的关键作用通过基于第一性原理的ReaxFF力场的分子动力学（MD）模拟来探索。结果表明，Ti_2C板材具有独特的拉伸力学行为，并随O-官能化含量和拉伸方向的不同而显著变化。在两个加载方向上，杨氏模量、破坏强度和破坏应变存在明显的交叉。有趣的是，在扶手椅定向载荷下，在Ti_2C区发生1 T到1 T '相的结构转变，这在许多过渡金属二硫属化物中已经观察到。然而，在Z字形方向的应变，两个不同的结构转变发生在原始的和完全O-官能化的Ti 2C片，分别。当载荷被移除时，这三种结构转变是可逆的，并且通过键构型的分析来严格理解它们。该研究为功能化MXene的力学行为和结构转变提供了重要的见解。
2020-08-14 cond-mat.mtrl-sci
2D-Double transition metal MXenes for spintronics applications: surface functionalization induced ferromagnetic half-metallic complexes
MXenes是一种快速发展的二维（2D）材料，具有厚度，组成和功能化相关的出色性能，在不同领域具有应用。为了公开基于2D-双过渡金属（DTM）碳化物和氮化物的原始和表面官能化的MXene（M '2 M“X2 Tx，M'和M”= Cr，Mo，W; X = C/N; T = -F/-OH/=O）的纳米自旋电子学应用，已经使用自旋极化的第一性原理计算对结构稳定性、磁性和电子结构进行了系统的研究。从144种探索的基于DTM的MXene中筛选出36种稳定的官能化MXene。所探索的材料表现出惊人的性能，具有广泛的磁性基态，从非磁性到铁磁性，然后到反铁磁性，伴随着金属到半金属或无间隙半金属性质，这取决于过渡金属和终止基团。发现Mo和W基MXene是磁性的和金属的，而Cr-Mo和Cr-W基MXene是磁性的，具有不同的金属行为。W_2CrN_2O_2和Mo_2CrN_2O_2系统是铁磁半金属二维材料，在少数自旋通道中的直接带隙分别为1.35 eV和0.77 eV。对DTM MXene的全面研究提供了固有的半金属特性以及强大的铁磁性，开辟了一类具有可调磁性和电子特性的有前途的新型2D材料，用于纳米自旋电子学和电子学中的潜在器件应用。
2022-11-02 cond-mat.mtrl-sci
Topological Phase Transition Induced by Image Potential States in MXenes: A Theoretical Investigation
MXene是二维过渡金属碳化物和氮化物的一个家族，具有各种可调的物理和化学性质。它们在电子和能量存储设备中的各种潜在应用引发了科学和技术的极大兴趣。MXene可以通过不同的表面封端来官能化。一些O和F官能化的MXene单层已经被预测为拓扑绝缘体（TI）。然而，报道的OH官能化MXenes TI非常少，并且它们的电子结构需要更详细地研究。结果表明，OH终止使MXene的功函数显著降低，像势（IP）态向费米能级移动。这些IP状态的波函数在空间上延伸到表面之外。通过堆叠OH官能化的MXene，IP态的能量可以通过多层膜的层间距离来调制，因为相邻层之间的波函数的重叠和杂化是显著的。因此，这些堆叠层与IP状态相互作用和耦合。在这里，基于第一性原理计算，我们证明了二维拓扑平凡的OH-官能化MXene，如V $_2$ HfC $_2$（OH）$_2$的堆叠，可能会产生拓扑非平凡的能带。换句话说，V $_2$ HfC $_2$（OH）$_2$多层膜的拓扑性质可以通过其层间距离来调制。提出了一种涉及激元态的能带反演方法。我们期望这些结果可以推进MXene或其他低功函数多层材料作为可控TI器件的未来应用。
2020-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Topological insulators in ordered double transition metals M$'_2$M$"$C$_2$ (M$'$= Mo, W; M$"$= Ti, Zr, Hf) MXenes
二维过渡金属碳化物家族，即所谓的MXene，最近发现了具有有序双过渡金属M $'_2$ M $"$ C $_2$的新成员，其中M $'$和M $"$代表过渡金属。在这里，使用一组第一性原理计算，我们证明了一些新增加的成员，氧化物M $'_2$ M $"$ C $_2$（M $'$ = Mo，W; M $"$ = Ti，Zr，Hf）MXenes，拓扑绝缘体。预测的MXene的非平凡的拓扑状态揭示的$Z_2$指数，这是从以下的费米能量在时间反转不变的动量的占有带的宇称进行评估，也通过存在的边缘状态。预测的M $'_2$ M $"$ C $_2$ O $_2$ MXenes在广义梯度近似下显示出在0.041 - 0.285 eV范围内的非平凡带隙，在杂化泛函内显示出在0.119 - 0.409 eV范围内的非平凡带隙。带隙是由简并态内的自旋-轨道耦合引起的，具有M $'$和M $"$的$d_{x^2-y^2}$和$d_{xy}$特征，而带反转发生在简并的$d_{x^2-y^2}$ / $d_{xy}$轨道和非简并的$d_{3z^2-r^2}$轨道之间的$Γ$点，这是由相邻轨道的杂化驱动的.声子色散的计算发现，预测的拓扑绝缘体是结构稳定的。所预测的W基MXene具有大的带隙，可能是室温下许多拓扑应用的合适候选者。此外，我们还研究了较厚有序双过渡金属M $'_2$ M $"_2$ C $_3…
2016-10-01 cond-mat.mtrl-sci
A Simple and Efficient Non-DFT-Based Machine Learning Interatomic Potential to Simulate Titanium MXenes
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo（圣保罗联邦教育、科学与技术学院）；Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)（坎皮纳斯州立大学）
本文提出一种简单高效的非DFT基于机器学习的原子间势能，用于精确模拟钛基MXenes及钛碳化物、氮化物的结构和弹性能。
2025-12-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A Panoramic View of MXenes via a New Design Strategy
本研究基于第一性原理密度泛函理论的高通量建模，揭示了MXenes的相多样性，并提出利用母体体相的原子配位环境作为可靠预测因子的新设计策略，使可能结构数量至少翻倍。
2025-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Organometallic-Inorganic Hybrid MXenes with Tunable Superconductivity
该研究通过电化学插层茂金属构建有机金属-无机杂化 MXenes，在 Ti3C2Tx 中实现 10.2 K 可调超导，并揭示电子填充、应变及电子-声子作用机制。
2025-02-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Single-Layer Di-titanium oxide Ti2O MOene: Multifunctional Promises for Electride, Anode Materials, and Superconductor
使用第一性原理计算，我们报告了存在的单层（SL）二氧化钛Ti $_2$ O（标记为MOene），构建了一个新的家庭的MXene的基础上过渡金属氧化物。这种Moene材料与由过渡金属碳化物和/或氮化物组成的常规材料形成强烈对比。SL Ti $_2$ O由于Ti $-$ O离子间的强成键作用而具有较高的热稳定性和动力学稳定性。此外，这种材料是一种本征氧化物，并表现出极低的扩散势垒$\sim$ 12.0和6.3 meV的锂和钠扩散，分别。当用作锂离子电池和钠离子电池的负极材料时，它具有高储能容量（960.23 mAhg $^{-1}$），超过了传统的MXenes基负极。Ti $_2$ O表面存在的阴离子电子是其优异电化学性能的主要原因。令人惊讶的是，SL Ti $_{2}$ O也被确定为超导转变温度（\textit{T$_{c}$}）为$\sim$ 9.8 K的超导体，这源于第一声学声子支的软模和增强的低频区的电子-声子耦合。我们的发现拓宽了MXene家族，并将促进未来纳米器件的更多实验工作。
2020-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Confinement of quasi-atomic structures in Ti$_2$N and Ti$_3$N$_2$ MXene Electrides
本文通过第一性原理计算发现 Ti$_2$N 和 Ti$_3$N$_2$ 氮化钛 MXene 具有间隙阴离子电子，属于 MXene 电子化合物，其中块体 Ti$_3$N$_2$ 偏向反铁磁构型，其单层为铁磁电子化合物，而 TiN 不具备这些性质。
2024-08-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Manipulation of electronic and magnetic properties of M$_2$C (M=Hf, Nb, Sc, Ta, Ti, V, Zr) monolayer by applying mechanical strains
通过应变工程来调节材料的电磁性能是提高电子和自旋电子器件性能的有效策略。近年来合成的二维过渡金属碳化物M $_2$ C（M=Hf，Nb，Sc，Ta，Ti，V，Zr），又称MXene，由于其独特的性质，在纳米电子技术领域引起了越来越多的关注。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了M $_2$ C在双轴对称应力作用下的电子和磁性.在无应变状态下，除了Ti $_2$ C和Zr $_2$ C分别显示出1.92和1.25 $μ_B$ /单位的磁矩之外，所有这些MXene都不显示出自发磁性。随着拉伸应变的增加，MXene的磁矩大大增强，并且在零应变下观察到这些MXene从非磁性到铁磁性的转变。在Hf $_2$ C中发现最明显的转变，其中在15%的应变下磁矩升高到1.5 $μ_B$ /单位。进一步证明了Hf $_2$ C的磁性是由Hf（5 $d$）态的能带位移引起的。这种应变可调的磁性可以用来设计未来基于MXene的自旋电子学。
2014-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sublayers Editing of Covalent MAX Phase for Nanolaminated Early Transition Metal Compounds
针对 A、X 子层均为共价键的 MAX 相无法常规刻蚀制备 MXene 的问题，本文利用高温熔盐中的反应性差异进行子层编辑，获得兼具 MXene 与过渡金属硫族化合物特征的 TMXCs，并可剥离为单层。
2024-12-03 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Mxenes for CO$\rm_{2}$ reduction and catalytically improved liquid hydrogen storage vie reverse water gas shift reaction
本研究利用MXenes（Ti$_2$C）作为催化剂，通过逆水煤气变换反应将CO$_2$还原为燃料并增强液态氢生成，发现表面自加氢机制可提升产氢效率。
2023-06-18 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Semiconductive and Ferromagnetic Lanthanide MXenes Derived from Carbon Intercalated Two-dimensional Halides
本文提出由碳插层二维卤化物自下而上制备镧系 MXenes 的通用方法，获得带隙 0.32–1.22 eV、居里温度 36–60 K 的本征铁磁半导体。
2024-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Recently, a group of MAX phases, (Mo$_{2/3}$Y$_{1/3}$)$_2$AlC, (Mo$_{2/3}$Sc$_{1/3}$)$_2$AlC, (W$_{2/3}$Sc$_{1/3}$)$_2$AlC, (W$_{2/3}$Y$_{1/3}$)$_2$AlC, and (V$_{2/3}$Zr$_{1/3}$)$_2$AlC, with in-plane ordered double transition metals, named iMAX phases, have been synthesized. Experimentally, some of these MAX phases can be chemically exfoliated into two-dimensional (2D) single- or multilayered transition metal carbides, so-called MXenes. Accordingly, the 2D nanostructures derived from iMAX phases are named iMXenes. Here, we investigate the structural stabilities and electronic structures of th…
2018-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional transition metal selenides family M2Se: A platform for superconductivity, band topology, and charge density waves
本研究通过高通量筛选提出了新型二维过渡金属硒化物家族 M2Se，发现其包含多种稳定且具备超导、能带拓扑、电荷密度波及磁性的材料，为多功能量子态的可控集成提供了新平台。
2025-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
