Usually, the octet rule has limited the 2D materials by elements within groups IIIA_VA, whose outmost electrons can be considered to form hybridization orbit by s wave and p wave. The hybridization orbits can accommodate all the outmost electrons and form robust sigma bonds. Over VA group, the outmost electrons seem too abundant to be utilized in hybridization orbits. Here we show a spd2 hybridization rule, accommodating all the outmost electron of halogen elements. Each atom can be connected with contiguous atom by robust sigma bond, and carries one dangling lone-unpaired electron, implying formation of pi bond is possible. One atomic iodine layer can be robustly locked by the sigma bond, forming iodiene sheet by spd2 hybridization orbits. With application of compression strain, the pi bond forms, and the band inversion occurs simultaneously at the valence band and conductance band. Dirac points (line) and topological nontrivial points (arc or hoop) suggests the transformation of Dirac semimetal or topological semimetal happens.
Pressure-induced hypercoordination of iodine and dimerization of I2O6H in strontium di-iodate hydrogen-iodate (Sr(IO3)2HIO3)
Universidad de Valencia（瓦伦西亚大学）；Universitat Politècnica de València（巴伦西亚理工大学）；University of Edinburgh（爱丁堡大学）；CELLS-ALBA Synchrotron Light Facility（CELLS-ALBA 同步辐射光源设施）；Peking University（北京大学）
Crystal structure, stability and optoelectronic properties of the organic-inorganic wide bandgap perovskite CH3NH3BaI3: Candidate for transparent conductor applications
从理论和实验两方面研究了CH_3NH_3BaI_3杂化钙钛矿的结构稳定性、电子结构和光学性质。溶液处理的薄膜的CH 3 NH3 BaI 3表现出约3.87 eV的高带隙，这是非常符合4 eV的理论估计。此外，该薄膜的XRD图案与从CH_3 NH_3Ba_I_3的弛豫晶胞获得的模拟图案的L-峰匹配良好，其在I_4/mcm空间群中结晶，具有晶格参数a = 9.30 A，c = 13.94 A。原子投影态密度和能带结构计算揭示了导带和价带边缘分别主要由钡d轨道和碘p轨道组成。CH_3 NH_3BaI_3的带隙比CH_3 NH_3 PbI_3的带隙大，这是由于Ba{2+}的价带中d轨道的缺乏和较低的电负性。更详细的分析揭示了CH 3 NH3 BaI 3对湿度的优异化学和机械稳定性，不像其卤化铅对应物，在这种条件下会降解。CH 3 NH3 BaI 3化合物的可掺杂性（例如通过在Ba位点上掺杂La）与其在环境条件下的结构和机械稳定性相结合，表明该化合物是透明导体应用的有希望的候选者，特别是对于所有钙钛矿太阳能电池。
Structural and electronic properties of $α,β$-(BEDT-TTF)$_2$I$_3$ and $κ$-(BEDT-TTF)$_2$X$_3$ (X=I,F,Br,Cl) organic charge transfer salts
（BEDT-TFF）$_2$ I $_3$电荷转移盐具有超导电性和压力诱导的准二维狄拉克锥。在密度泛函理论的框架下，采用从头计算方法研究了三种结构相$α$、$β$和$κ$的结构和电子性质. \edit{We furthermore report about the irreducible representations of the corresponding electronic band structures, symmetry of their crystal structure, and discuss the origin of band crossings. Additionally, we discuss the chemically induced strain in $κ$-(BEDT-TTF)$_2$I$_3$ achieved by replacing the Iodine layer with other Halogens: Fluorine, Bromine and Chlorine. In the case of $κ$-(BEDT-TTF)$_2$F$_3$, we identify topologically protected crossings within the band structure. These crossings are forc…
Experimental demonstration of hybrid improper ferroelectricity and presence of abundant charged walls in (Ca,Sr)$_{3}$Ti$_{2}$O$_{7}$ crystals
基于第一性原理对新型铁电功能材料的成功预测，一系列新的铁电体材料在实验上被发现。利用两种八面体旋转的三线性耦合，在有序钙钛矿和Ruddlesden-Popper化合物（Ca $_{3}$ Ti $_{2}$ O $_{7}$，Ca $_{3}$ Mn $_{2}$ O $_{7}$，和（Ca/Sr/Ba）$_{3}$（Sn/Zr/Ge）$_{2}$ O $_{7}$）中理论预测了杂化反常铁电性.然而，这些化合物的铁电性从未得到实验证实，甚至它们的极性也一直存在争议。在这里，我们提供了第一个实验演示的室温下可切换的极化体晶体的钙$_{3}$钛$_{2}$ O $_{7}$以及Sr掺杂的钙$_{3}$钛$_{2}$ O $_{7}$。此外，（Ca，Sr）$_{3}$ Ti $_{2}$ O $_{7}$还表现出由正交孪晶和（可切换的）平面极化引起的有趣的铁电畴结构。平面畴结构伴随着丰富的带电畴壁，具有导电的头对头和绝缘的尾对尾配置，其表现出两个数量级的导电差异。这些发现不仅为Ruddlesden-Popper化合物的新型稳定铁电体研究提供了新的机会，而且为平面极化形成的弯曲导电畴壁提供了新的研究机会。
在强关联材料中，晶格、电荷、自旋和轨道自由度相互作用，导致涌现的物理性质，如超导性、巨磁阻和金属-绝缘体转变。准二维正方形平面镍酸盐，Rn+1 NinO 2n +2（R=稀土，n=2，3..），由于Ni+的3d 9电子构型与高温超导铜酸盐中的活性离子Cu ~（2+）相同，自2019年以来，由于在Nd0.8Sr0.2NiO2的薄膜中发现了超导性，该领域引起了人们的强烈关注，尽管在大块多晶粉末中还没有报道超导性。本文综述了以固相反应法、前驱体法、高压浮区法和高压助熔剂法合成的镍酸盐为母体化合物，通过拓扑还原法合成准二维方形平面镍酸盐多晶粉末的研究进展。我们强调使用高压浮区技术制备单晶。我们讨论了它们的晶体结构和物理性质，包括电阻率、磁化率和热容。我们突出了铜的物理，包括电荷/自旋条纹和大的轨道极化，确定在单晶R4 Ni 3 O 8（R=La和Pr）结合同步辐射X射线/中子单晶衍射和密度泛函理论计算。最后，简要讨论了这一快速发展的领域面临的挑战和可能的研究方向。
Observation of planar Hall effect in the magnetic Weyl semimetal Co$_{3}$Sn$_{2}$S$_{2}$
我们报告详细的磁性Weyl半金属Co $_{3}$ Sn $_{2}$ S $_{2}$单晶的磁输运测量。最近，在这种材料中观察到了大的反常霍尔效应和手性反常，这被认为与外尔点之间的大Berry曲率有关（Liu等人，Nature Physics（2018）.）。预期由磁性Weyl材料的拓扑能带结构产生的另一效应是平面霍尔效应（PHE）。在这项工作中，我们报告观察到的本征效应在单晶的Co $_{3}$ Sn $_{2}$ S $_{2}$。重要的是，在温度$T \leq 74$ ~K下观察到PHE，该温度远小于铁磁有序温度$T_c = 175$ ~K。结合大的反常霍尔电导率，进一步证明了Co $_3$ Sn $_2$ S $_2$的拓扑特征.
