Chemical bonding in chalcogenides: the concept of multi-centre hyperbonding
由于成键和非成键电子离域的复杂性，非晶和结晶硫属化物中化学键相互作用的确切性质仍然不清楚。虽然元素周期表中的一列元素的电子离域程度的增加被广泛认可，但其对化学键合相互作用的影响以及对硫属化物的后续材料性质的影响以前从未从原子观点全面理解。在这里，我们提供了一个化学键合框架，通过研究原型碲化物非易失性存储器，相变材料（PCM），和相关的硫属化合物，通过密度泛函理论，分子动力学（DFT-MD）模拟的行为硫属化合物（和，在原则上，其他孤对材料）。识别先前未考虑的多中心“超键”的存在（孤对反键轨道）相互作用不仅阐明了各种材料性质的起源，以及它们在非晶相和晶相之间的大小对比，而且还阐明了晶相PCM和其中一个成键亚群之间非常相似的化学键合性质（具有相同的键长）中发现的无定形相变材料，在显着的对比现有的观点。从这种新的键合相互作用的角度建立的结构-性能关系将有助于设计改进的硫属化物材料的不同应用，基于基本的化学键合的观点。
2020-04-20 cond-mat.mtrl-sci
The Predictive Power of Chemical Bonding Analysis in Materials: a Perspective on Optoelectronic Properties
Nanochemistry Department, Istituto Italiano di Tecnologia（意大利理工大学纳米化学系）
本文探讨了化学键分析在光电子材料中的预测能力，重点讨论了金属卤化物钙钛矿和硫化物类材料的化学键特性及其对光电子性质的影响。
2026-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Discovering electron transfer driven changes in chemical bonding in lead chalcogenides (PbX, where X = Te, Se, S, O)
了解固体中化学键的性质对于理解给定化合物的物理和化学性质至关重要。为了探索铅硫族化合物（PbX，其中X = Te，Se，S，O）中化学键合的变化，已经应用了性质、键断裂和量子力学键合描述符的组合。我们的探索结果揭示了电子转移驱动的过渡从PbX（X = Te，Se，S）的间价键的离子共价键在β-PbO。间价键的特征在于相邻原子通过共享大约一个电子和小的电子转移（ET）而保持在一起。从间价键到离子共价键的转变体现在这些量子力学描述符（ES和ET）以及基于属性的描述符（即Born有效电荷，介电函数，有效配位数（ECON）和模式特定的Grueneisen参数）和键断裂描述符（PME）的明显变化中。如果在离子核（ET）和/或原子间区域（ES）发生显著的电荷局部化，则间价键合崩溃。主要改变电子转移的程度打开了定制材料特性的可能性，例如化学键和电子极化率，光学带隙和光学带间跃迁，其特征在于介电函数的虚部。因此，从这项研究中获得的见解突出了金属键合概念的技术相关性及其在材料设计中的潜力。
2020-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Relating chemical bonding to physical properties: The origin of unexpected isotropic properties in layered materials
层状材料跨越非常广泛的固体范围，从范德华材料到高度复杂的晶体结构，如粘土。它们通常被认为具有高度各向异性的性质，这基本上归因于弱的层间相互作用。层状Mg3Sb2结构由于其出色的热电性能而受到广泛关注。基于定量化学键分析，我们解开，Mg3Sb2具有近各向同性的三维（3D）键合网络与层间和层内键是惊人的相似，这些独特的化学键合功能的起源，近各向同性的结构和热性能。各向同性的三维键合网络被发现是广泛适用于许多含镁化合物的层状CaAl2Si2型结构。有趣的是，基于电子密度的参数可以用作测量层状结构中晶格热导率各向异性的指标。这项工作扩展了我们对基于化学键分析的结构和性能的理解，它将指导搜索和设计具有定制各向异性性能的层状材料。
2018-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Anharmonic inter-layer bonding leads to intrinsically low thermal conductivity of bismuth oxychalcogenides
固体中声子的非谐性归根结底是由化学键引起的。然而，声子非谐性和化学键之间的直接联系很难在实验上或理论上，主要是由于其复杂的晶格结构。在这里，我们发现，在基于密度泛函理论的计算的帮助下，静电层间耦合在Bi $_2$ O $_2$ X（X = S，Se，Te）导致固有的低晶格热导率。我们解释了我们的发现由Bi和硫族元素原子之间的强非谐化学键。我们的研究结果揭示了层间化学键和声子非谐性之间的联系，这可以在广泛的层状材料中进行探索。
2019-01-06 cond-mat.mtrl-sci
Chemical bonding origin of the thermoelectric power factor in Half-Heusler semiconductors
具有立方半赫斯勒结构（XYZ）的金属间化合物半导体具有优异的热电性能。这归因于能带结构中载流子袋的高简并性，但在不同的材料组成之间发现了很大的差异。半赫斯勒通常在Zintl化学中解释，明确区分正电性阳离子（$X^{n+}$）和扩展的聚阴离子（$YZ^{n-}$）。基于定量的真实空间化学键合分析，我们解开大程度的共价键合之间的正式阳离子和阴离子，Zintl区分显然无效。这种共价性强烈影响材料的能带结构、热电性能和响应性能，对于那些最不遵循Zintl概念的材料观察到改进的热电性能。这扩展了我们对控制物理性质的化学键合图案的知识，并对经常应用于复杂材料设计的简单化学概念给出了批判性的观点。
2021-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Chemical bonding, elasticity, and valence force field models: a case study for alpha-Pt_2Si and PtSi
我们对两种室温稳定的硅化铂相：四相α-Pt_2Si和正交PtSi的化学键进行了详细的研究。价电子电荷密度的分析揭示了在两种硅化物相中存在共价三中心键以及在α-Pt_2Si中存在二维金属片的令人惊讶的证据。这些元素的键进一步分析，通过构建价力场模型，使用最近的第一性原理计算的六（九）个独立的，非零的弹性常数的α-Pt_2Si（PtSi）的结果。由此产生的体积，径向和角度依赖的力常数提供洞察各种键合元素的相对强度以及在弹性常数本身观察到的趋势。价力场分析产生的定量信息的性质的化学键，这是不容易辨别的更定性的电荷密度图。更一般地说，这项研究表明，材料的弹性常数的详细变化包含有用的信息，可以使用价力场模型提取的化学键。当然，这些模型也允许识别特定元素的化学键与特定的趋势，在弹性常数，无论是在一个给定的材料和一类相关的材料。
2001-06-10 cond-mat.mtrl-sci
Exploring low lattice thermal conductivity materials using chemical bonding principles
对于与热能转换和管理相关的应用，例如热电和热障涂层，高度期望具有非常低的晶格热导率的半导体。虽然已知晶体结构和化学键合在形成热传递行为中起重要作用，但使用化学键合原理降低晶格热导率的材料设计方法并不常见。在这项工作中，我们提出了一个有效的策略，削弱原子间的相互作用，从而抑制晶格热导率的基础上化学键的原则，并开发了一个高效的方法，发现低$κ_{\rm L}$材料通过筛选本地的晶体化合物的配位环境。随后的第一性原理计算从无机晶体结构数据库中包含的13种原型晶体结构中发现了30种迄今未开发的具有（超）低晶格热导率的化合物。此外，我们展示了一种合理设计高性能热电材料的方法，通过另外将阳离子与立体化学活性孤对电子。我们的研究结果不仅提供了基本的见解，在一个大家庭的铜基化合物的低晶格热导率的物理起源，但也提供了一个有效的方法来发现和设计具有目标的热传输性能的材料。
2021-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Structural, electronic properties and the features of chemical bonding in layered 1111-oxyarsenides LaRhAsO and LaIrAsO: ab initio modeling
基于量子化学从头计算方法对层状1111-砷氧化物LaRhAsO和LaIrAsO的结构、电子性质、费米面拓扑结构和化学键特征进行了比较研究。已经确定，对于作为非磁性金属的LaIrAsO，预期仅对电子和空穴掺杂两者的弱灵敏度，然而，含Rh的化合物应当以弱带磁性为特征，并且预期空穴掺杂能够使其基态远离磁不稳定性的边界。上述特征允许考虑LaRhAsO砷氧化物作为LaFeAsO化合物的可能的“电子类似物”，作为层状FeAs超导体的初始相。
2019-04-17 cond-mat.mtrl-sci
Chemical Bondings Induced Rich Electronic Properties of Oxygen Absorbed Few-layer Graphenes
利用第一性原理计算研究了氧化石墨烯的电子性质。它们对石墨烯层数、堆叠构型和氧分布的变化非常敏感。电子结构特征丰富，表现出狄拉克锥的破坏或扭曲、带隙的开放、各向异性的能量色散、O和（C，O）主导的能量色散以及额外的临界点。除单层氧化石墨烯为半导体氧化石墨烯外，其余均为半金属氧化石墨烯。对于前者，在费米能级附近的扭曲的Dirac-cone结构和O主导的能带被同时揭示。轨道投影态密度（DOS）有许多特殊的结构，主要来自于一个复合能带，抛物线带和部分平坦带。DOS和空间电荷分布清楚地表明了O-O、C-O和C-C键中的关键键，这是导致其多样性的原因。
2015-07-25 cond-mat.mtrl-sci
Determination of bonding radii from small-molecule crystal structures
本文提出一种无监督方法，通过晶体结构数据推导键径参数，改进传统基于距离的启发式方法。
2026-01-05 cond-mat.mtrl-sci
The role of delocalized chemical bonding in square-net-based topological semimetals
预测反应或材料性质的原理定义了化学学科。在这项工作中，我们推导出化学规则，基于原子距离和化学键的字符，它预测拓扑材料的化合物，具有结构基序的方网。使用这些规则，我们确定了300多个潜在的新的拓扑材料。我们表明，简单的化学拓扑学可以是一个强大的工具来表征拓扑物质。与以前的数据库驱动的材料分类相比，我们的方法允许我们识别具有统计空缺的合金，固溶体或化合物的候选物。虽然以前的材料搜索依赖于密度泛函理论，但我们的方法不受此方法的限制，也可用于发现磁性和磁性无序拓扑半金属。
2020-02-11 cond-mat.mtrl-sci
Classification of Metal - Insulator Transitions: Relating characteristic Properties to Quantum Chemical Bonding Descriptors
RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University（哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院）；School of Advanced Materials JNCASR（JNCASR高级材料学院）；Forschungszentrum Jülich GmbH（于利希研究中心有限公司）
该研究通过密度泛函理论将压力诱导的金属-绝缘体转变分为三类，提出类金属键作为潜在成键机制，用量子化学描述符捕捉成键变化，揭示了不同类型固体在MIT处的性质差异。
2026-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Determinants of local chemical environments and magnetic moments of high-entropy alloys
高熵合金（HEAs）如CrMnFeCoNi由于其成分无序而表现出非常规的机械性能。然而，它仍然是一个艰巨的挑战，以估计当地的化学环境和磁效应的HEAs。在这里，我们确定的状态相关的内聚能和带填充起源于紧束缚和Friedel模型作为描述符，以量化的站点到站点的化学键和磁矩的HEAs。我们发现，s-状态的结合能是必不可少的，在确定的结合强度趋势的CrMnFeCoNi，从贵金属和耐火HEAs的结合特性不同，而s-带填充是有效的，在确定的磁矩。这种不寻常的行为源于Cr原子独特的化学和磁性性质，本质上是由于定域和转移的巡回电子。我们的研究建立了HEAs的化学键和磁相互作用的基本物理图像，并为设计先进的结构合金提供了合理的指导。
2022-07-05 cond-mat.mtrl-sci
Crystal orbital overlap population based on all-electron ab initio simulation with numeric atom-centered orbitals and its application to chemical-bonding analysis in Li-intercalated layered materials
本文开发了基于数值原子中心轨道全电子计算的COOP化学键分析代码，并应用于石墨、MoS2和ZrNCl的锂插层研究，从化学键角度揭示了插层机制与材料稳定性。
2024-06-14 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Interplay of Chemical Bonding and Magnetism in Fe_4N, Fe_3N, Fe_2N
用自旋密度泛函理论对Fe_4N、Fe_3N和Fe_2N的化学键和磁性进行了比较研究。所有这些化合物形成紧密堆积的Fe晶格，而N占据八面体间隙位置。高自旋fcc Fe和假设的岩盐结构FeN作为参考系被纳入我们的研究中。我们发现，强，共价Fe-N键作为一个实质性的σ型p-d杂化的结果，与一些电荷转移到N。那些对p-d键有贡献的Fe d轨道不再参与Fe d带的交换分裂。由于大的交换场，大多数自旋d带总是被完全占据，而少数自旋d带接近半填充，从而优化了Fe d-d共价键。结果表明，在很好的近似下，Fe的磁矩从fcc铁（2.7 μ B）→ Fe_4N（2.7和1.97 μ B）→ \chem{Fe_3N}（1.99 μ B）→ α- Fe_2N（1.43 μ B）以0.5 μ B的步长递减。
1998-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Chemical Bonding in the Boron Buckyball
硼Buckyball B80的价层对称性分析表明，B80的价层对称性与C60的价层对称性完全匹配。帽原子通过30个轨道参与成键，这些轨道沿6-6边转变为σ键。预计B80的化学和物理性质将产生深远的影响，到目前为止，B80只存在于计算机中。
2008-05-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Nature of the electronic states involved in the chemical bonding and superconductivity at high pressure in SnO
我们研究了电子结构和费米面的SnO使用密度泛函理论（DFT）计算在最近提出的交换相关势（PBE+mBJ）在环境条件下和高压高达19.3 GPa的超导性观察。结果发现，Sn价态5s，5 p和5d与O 2 p-态强烈杂化，并且我们的DFT计算与O K边X射线光谱测量的占据和空态都很好地吻合。结果表明，在半导体带隙中出现的金属态是由于SnO中Sn的最低价态所对应的O2 p-Sn 5sp弱杂化子带的转变所致.我们讨论的性质的电子状态参与化学键和形成的空穴和电子口袋嵌套作为一种可能的方式超导。
2011-07-18 cond-mat.mtrl-sci
Structural phase stability, electronic structure, magnetic properties and chemical bonding analysis of transition metal ammine borohydrides with amphoteric hydrogen for hydrogen storage
通常，固体中特定元素的离子处于正或负氧化态，这取决于化学环境。在一个特定的化合物中，一个原子在同一结构框架内同时具有正氧化态和负氧化态是非常罕见的。结构和化学键分析表明，过渡金属氨合硼氢化物（TMABHs）中的氢离子具有正、负氧化态，其化学式为M（BH_4）_2（NH_3）_2（M = Sc，Ti，V，Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Cu和Zn）。我们的详细分析证实了氢的两性行为，其中氢更接近硼处于负氧化态，更接近氮处于正氧化态。通过考虑自旋极化范德华相互作用的计算，我们发现TMABH的基态具有反铁磁有序。我们的轻推弹性带计算表明，氨在这些材料中扩散的迁移势垒大于1 eV，因此这些化合物可用于储能应用，因为它们具有高重量百分比的氢。氢在TMABH中的两性行为的存在对于设计用于储氢应用的体积有效的催化剂具有意义。
2021-04-16 cond-mat.mtrl-sci
Chemical bonding and Born charge in 1T-HfS$_2$
我们结合红外吸收光谱和拉曼散射光谱研究了重过渡金属二硫族化物1 T-HfS $_2$的性质。我们采用的LO-TO分裂的$E_u$振动模式随着模式质量，晶胞体积和介电常数的重新评估，以揭示玻恩有效电荷。我们发现$Z^*_{\rm{B}}$ = 5.3 $e$，在良好的协议与互补的第一原理计算。除了解决这个系统中的化学键的性质的争议，我们将玻恩电荷分解成极化率和局部电荷。我们发现，$α$ = 5.07 $^3$和$Z^{*}$ = 5.2 $e$，分别。极性位移引起的电荷从硫$p$转移到铪$d$是负责增强玻恩电荷相比，标称4+铪。因此，1 T-HfS $_2$是具有强的动态共价效应的离子晶体。综上所述，我们的工作将1 T-HfS $_2$的振动特性置于坚实的基础上，并为理解管和片的特性打开了大门。
2021-04-01 cond-mat.mtrl-sci
A theoretical analysis of the chemical bonding and electronic structure of graphene interacting with Group IA and Group VIIA elements
我们提出了一类新的材料，它可以被视为涉及IA族或VIIA族元素的石墨烯衍生物，形成我们所说的graphXene。我们发现，在几种情况下，可以发现大的带隙打开，而在其他情况下的半金属行为found. Formation能表明，在环境条件下，sp $^3$和混合sp $^2$ /sp $^3$系统将形成。提出的结果使我们能够提出，通过仔细调整吸附原子的相对浓度，应该可以调整graphXene的带隙，以取0和6.4 eV之间的任何值。
2010-01-21 cond-mat.mtrl-sci
Chemical Bonding of Transition-metal Co$_{13}$ Clusters with Graphene
采用密度泛函方法研究了石墨烯上的Co $_{13}$团簇。我们沉积了几个自由异构体在不同的配置相对于六方晶格节点，研究甚至$hcp$ $2d$异构体最近获得的最稳定的一个。令人惊讶的是，与石墨烯键合的Co $_{13}$簇优选$icosahedron-like$结构，其中低位异构体非常扭曲，因为它与比以前的工作更多的键连接。对于任何异构体，最稳定的位置通过可以失去电子的Co原子与石墨烯结合。我们发现石墨烯和团簇之间的电荷转移足够小，可以得出结论，Co-石墨烯结合不是离子型的，而是化学的。此外，掺杂石墨烯上的不同异构体之间的稳定性顺序保持良好。这些发现也可能是感兴趣的石墨烯纳米结构，如带状和纳米管的磁性集群。
2015-12-24 cond-mat.mtrl-sci
Accelerating Discovery of Extreme Lattice Thermal Conductivity by Crystal Attention Graph Neural Network (CATGNN) Using Chemical Bonding Intuitive Descriptors
University of South Carolina（南卡罗来纳大学）；Institut de Ciència de Materials de Barcelona, ICMAB–CSIC（巴塞罗那材料科学研究所，西班牙国家科学研究委员会）；Northwestern University（西北大学）
通过CATGNN利用化学键描述符发现具有极值晶格热导率的材料，提升热绝缘和热电材料设计效率
2025-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Metavalent bonding in crystalline solids: how does it collapse?
化学键是化学中最强大但又有争议的概念之一，它解释了固体的性质趋势。近年来，在几种高硫族化合物中发现了一种新型的化学键，其特征是具有独特的性质，非常规的键断裂和相邻原子之间共享一个电子。间价键合是除了共价键合、离子键合和金属键合之外的基本键合类型，如果间价键合和共价键合之间存在明确定义的过渡，则提出相关问题。对于三种不同的赝二元线，即GeTe 1-xSex，Sb 2 Te 3（1-x）Se 3 x和Bi 2 - 2xSb 2 xSe 3，在几个属性，包括光学介电常数，玻恩有效电荷，电导率以及键断裂观察到一旦达到临界Se或Sb浓度的突然下降。这一发现提供了一个蓝图，探索的影响，间价键的有吸引力的性能用于相变材料和热电。
2020-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Correlation between topological band character and chemical bonding in a $\mathbf{Bi_{14}Rh_{3}I_{9}}$-based family of insulators
最近，通过扫描隧道显微镜证实了Bi $_{14}$ Rh $_3$ I $_9$中存在拓扑保护的边缘态，从而将该化合物巩固为弱的3D拓扑绝缘体（TI）。在这里，我们提出了一个家庭的TI的密度泛函理论为基础的研究来自Bi $_{14}$ Rh $_3$ I $_9$母体结构通过取代Ru，Pd，Os，Ir和Pt的Rh。整个系列的能带结构的比较分析是通过一个统一的最小紧束缚模型，表明在$_{14}$ Rh $_3$ I $_9$和石墨烯的量子自旋霍尔（QSH）层之间的$p_z$ -分子轨道的强烈相似性。拓扑非平凡的能隙被发现的Ir，Rh，Pt和Pd为基础的系统，而Os和Ru系统仍然平凡。此外，能量位置的金属$d$ -带中心被确定为参数，其通过整个家庭的TI的能带结构的拓扑特征的演变。的$d$带的位置示出与QSH层内的化学键合，从而揭示了如何影响的拓扑带字符的成分的化学性质。
2015-10-21 cond-mat.mtrl-sci
A Quantum-Chemical Bonding Database for Solid-State Materials
本文利用 VASP 和 LOBSTER 软件包通过全自动工作流计算了 1520 种化合物的化学成键信息，构建了固态材料量子化学成键数据库，并证明其成键描述符能将声子特性的机器学习预测精度提升 27%。
2023-04-21 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Elastic properties and chemical bonding in ternary arsenide SrFe2As2 and quaternary oxyarsenide LaFeAsO - basic phases for new 38-55K superconductors
本文报道了用第一原理FLAPW-GGA方法计算新发现的“122”和“1111”38- 55 K超导体的两个相关层状相，即三元砷化物SrFe_2As_2和四元氧砷化物LaFe_AsO-基本相的弹性性质。独立的弹性常数（Cij），体积模量，压缩性，和剪切模量进行评估和讨论。首次对SrFe_2As_2和LaFeAsO多晶陶瓷的弹性参数进行了数值估算。此外，化学键在这些阶段的特点进行了讨论。
2008-07-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Topological analysis of chemical bonding in the layered FePSe3 upon pressure-induced phase transitions
从理论上研究了层状铁磷三硒化物（FePSe 3）的两个压力诱导相变。基于周期线性原子轨道组合（LCAO）方法和混合Hartree-Fock-DFT B3 LYP泛函的第一性原理计算结果，对FePSe 3中的化学键进行了拓扑分析.第一次相变发生在6 GPa附近，对称性从R-3转变为C2/m，而第二次相变发生在13 GPa附近，对称性从C2/m转变为P-31 m。我们发现，在约13 GPa的带隙的崩溃发生由于在压力下沿c轴方向的磷或硒原子的相对位移引起的FePSe 3的电子结构的变化。电子密度及其Laplacian的拓扑分析结果表明，压力不仅改变了原子间的距离，而且改变了层内和层间磷原子之间的键性质。两种非金属FePSe 3相均不存在层间P-P相互作用，而SMT后，层内P-P相互作用减弱，出现层间P-P相互作用。
2020-11-03 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure, phase stability and chemical bonding in Th$_2$Al and Th$_2$AlH$_4$
本文采用第一性原理密度泛函方法对Th $_2$ Al和Th $_2$ AlH $_4$的电子结构、成键性质和基态性质进行了理论研究.据报道，$_2$ AlH $_4$违反了氢-氢分离的“2 π规则”。从我们的总能量以及力最小化计算，我们发现一个最短的H-H分离的1.95 <$与最近的高分辨率粉末中子衍射实验。当Th $_2$ Al基体氢化时，体积膨胀是高度各向异性的，这与具有相同晶体结构的其它材料完全相反。从态密度、晶体轨道哈密顿布居和价电荷密度分析了这些材料的成键性质。我们的计算预测了H原子沿$a$和$c$的不同性质的成键。在Th $_2$ AlH $_4$中，Th和H之间沿$c$形成哑铃形的H-Th-H亚基。由于这种强的共价相互作用，沿着$c$的H原子之间存在非常少量的电子，这使得H原子之间的排斥相互作用较小，这就是违反2 π规则的确切原因。在$ac$和$ab$平面中可以容纳H的间隙区域之间的原子间距离的巨大差异以及Th和H之间的强共价相互作用是Th $_2$ Al氢化时高度各向异性体积膨胀的主要原因。
2001-08-17 cond-mat.mtrl-sci
Structural characterization and bonding energy analysis for plasma-activated bonding of SiCN films: A reactive molecular dynamics study
Ulsan National Institute of Science and Technology（蔚山科学技术院）
本研究利用反应分子动力学模拟SiCN-SiCN等离子体活化键合过程，发现键合能与界面Si-O-Si密度呈正相关，建立了原子级材料-工艺-性能关系，为优化成分和等离子体参数提供指导。
2025-11-05 cond-mat.mtrl-sci
An experimental and computational investigation of structure and magnetism in pyrite Co$_{1-x}$Fe$_x$S$_2$: Chemical bonding and half-metallicity
制备了黄铁矿硫属化合物固溶体Co $_{1-x}$ Fe $_x$ S $_2$ 0 <= x <= 0.5的块状样品，用X射线衍射和SQUID磁化强度测量研究了它们的晶体结构和磁性。在整个溶液系列中，过硫化物（S $_2^{2-}$）单元中硫原子之间的距离几乎保持恒定。使用实验晶体结构作为输入的第一原理电子结构计算指出了这种恒定的S-S距离的重要性，有助于反键S-S能级钉扎费米能量。相反，假设的岩盐CoS不是一个好的半金属，尽管几乎是等结构和等电子的。我们利用我们对Co $_{1-x}$ Fe $_x$ S $_2$系统的理解，为新的铁磁半金属制定了一些规定。
2004-04-27 cond-mat.mtrl-sci
A chemical bonding based descriptor for predicting the impact of quantum nuclear and anharmonic effects on hydrogen-based superconductors
本文提出基于iCOBI的描述符，预测量子核效应和非谐效应对氢基超导体结构稳定性及超导性的影响，发现对称键合环境增强结构韧性，不对称环境提升超导临界温度。
2025-01-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
First principles investigations of the electronic, magnetic and chemical bonding properties of CeTSn (T=Rh,Ru)
在密度泛函理论中，采用局域自旋密度近似计算了CeRhSn和CeRuSn的电子结构.与实验结果相一致，电子结构和化学键合性质的分析指出，在混合价Rh为基础的系统内的磁化的情况下，而有限的磁矩观察到三价铈内的Ru基锡化物，其中包含三价和中间价铈。
2007-08-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Influence of spin-orbit coupling on chemical bonding
利用密度泛函理论计算方法，分析了自旋轨道相互作用对元素固体和均二聚体中化学键的影响。采用高度精确的全电子全电位方法，我们的结果代表基准质量。对元素固体的标量和完全相对论方法的比较表明，自旋-轨道相互作用可以收缩或膨胀所考虑的材料的体积。Au、Tl、I、Bi、Po和Hg的体积变化最大，在1.0- 7.6%之间。使用紧束缚模型，我们表明，双原子分子的这种效果的性质在于角重排的成键和反键轨道引入的自旋轨道耦合。这种角重排出现在重元素的部分填充的$p$ -或$d$ -轨道中。最后，我们讨论了相对论效应对单层碘化物和过渡金属二硫属化物中化学键的影响
2022-04-06 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
The crystal structure, chemical bonding and magnetic properties of the intercalation compounds Cr$_x$ZrTe$_2$ ($x$ = 0-0.3)
在x=0-0.3的Cr浓度范围内合成了新的层间化合物Cr $_x$ ZrTe $_2$。对晶体结构和电子结构进行了深入的研究。结果发现，有竞争的分布中的Cr原子的八面体和四面体网站的范德华间隙，取决于Cr含量。Cr原子在x = 0.25时有序化，同时晶格对称性从三角P-3 m1降低到单斜F2/m。这种有序化通过Te原子稳定Cr原子的八面体配位。对实验数据的电子结构分析和DOS计算表明，Cr的3d态是自旋分裂的.
2021-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Phase stability, chemical bonding and mechanical properties of titanium nitrides: A first-principles study
我们对所有稳定的氮化钛进行了第一性原理的进化搜索，发现除了众所周知的岩盐型TiN之外，还发现了新的基态Ti $_3$ N $_2$、Ti $_4$ N $_3$、Ti $_6$ N $_5$在大气压下，以及Ti $_2$ N和TiN $_2$在更高压力下。最新的富氮结构呈现出封装的N $_2$哑铃状结构，在60 GPa下N-N距离为1.348 μ m，并且TiN $_2$被预测为机械稳定的（可淬火的）。我们的计算的机械性能（体积模量，剪切模量，杨氏模量，泊松比，和硬度）是在良好的协议与现有的实验数据，并表明，氮化钛的硬度随着氮含量的增加而增加。氮化钛的硬度是通过强化定向共价键和消除Ti-Ti金属键而提高的。在预测的化合物中，TiN $_2$具有最高的硬度，为27.2 GPa。
2014-11-06 cond-mat.mtrl-sci
Influence of Hydrogen-Incorporation on the Bulk Electronic Structure and Chemical Bonding in Palladium
本研究首次利用原位AP-HAXPES技术探测Pd薄膜掺氢的体相电子结构，结合XRD与DFT揭示了氢负载、晶格膨胀与电子修饰的关联，解决了PdH长期悬而未决的问题。
2025-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure of the Au/benzene-1,4-dithiol/Au transport interface: Effects of chemical bonding
本文基于密度泛函理论和广义梯度近似，对Au/苯二硫醇/Au分子接触的电子结构进行了计算.费米能级附近的电子态主要是Au 5d和S 3 p对称态，而C 2 p态的贡献很小。由于S-C成键，苯亚结构内的C2 p轨道之间的杂化被强烈抑制。与实验结果一致，这对应于分子接触的电导显著降低。
2006-12-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and chemical bonding in novel tetragonal phase Ca10(Pt4As8)(Fe2As2)5 as a parent material for the new family of high-TC iron-pnictide superconductors
通过第一性原理计算，对最近发现的四氢呋喃（s.g. P4/n; 85号）超导相Ca_（10）（Pt_4As_8）（Fe_2As_2）_5的结构参数、电子能带、态密度和原子间成键图像，并与相关的层状铁基超导材料进行了比较。结果表明：（i）Ca_（10）（Pt_4As_8）（Fe_2As_2）_5是类金属的，费米能级附近窗口的电子带主要由（Fe_2As_2）_5块的Fe 3d态形成;（ii）（Pt_4As_8）块在费米能级处表现为具有很低态密度的半金属;（iii）近费米带具有“混合”特征：同时与准平带，一系列的高色散带相交的费米能级被发现;（iv）在Ca 10（Pt 4As 8）（Fe 2As 2）5的化学键是非常复杂的，包括共价，金属和离子的原子间和块间相互作用的各向异性混合物。
2011-08-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Spin-Polarized Electronic Structure and Chemical Bonding Data for 2,500+ Halide Double Perovskites
Federal Institute of Materials Research and Testing（联邦材料研究与测试研究所）；University of Twente（特温特大学）；University of Birmingham（伯明翰大学）
基于混合泛函密度泛函理论，计算了2500多种卤化物双钙钛矿的自旋极化电子结构，提供了态密度和化学键分析，发现719种具有可见光带隙，118种呈半金属性。
2026-06-11 cond-mat.mtrl-sci
Metallic bonding due to correlations: A quantum chemical ab-initio calculation of the cohesive energy of mercury
菱面体结构中的固体汞在自洽场（Hartree-Fock）近似下是未结合的。金属的结合完全是由于电子相关性。我们确定的结合能内的从头计算多体展开的相关部分的固体汞。$5d$壳层中的电子关联对内聚能的贡献约为一半。相对论效应被认为是非常重要的。与实验值非常好的协议。
2004-09-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Molecular and all solid DFT studies of the magnetic and chemical bonding properties within KM[Cr(CN)$_6$] (M = V, Ni) complexes
本文在分子水平和扩展固体水平上对KM[Cr（CN）$_6$ ]（M = V，Ni）进行了密度泛函理论研究。从分子计算中，获得交换参数J，指向预期的磁性基态，即，对于J = -296.5 cm $^{-1}$的M = V为反铁磁性，对于J = +40.5 cm $^{-1}$的M = Ni为铁磁性。从固态计算的相同的基态和J的大小确认从能量差。此外，网站投影的状态密度和化学键的分析，其中氰离子键分析解决一些异构方面。
2008-02-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Electrical transport properties driven by unique bonding configuration in gamma-GeSe
本文研究了γ-GeSe多晶型的电学和热电性质，发现其因Ge空位大量形成而具有高p型掺杂、高电导率和低塞贝克系数，并观察到自旋-轨道耦合引起的弱反局域化，揭示了独特键合构型对物理性质的决定性影响。
2023-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Crystallization and Vitrification Kinetics by Design: The Role of Chemical Bonding
控制材料在其结晶相和玻璃相之间的状态已经促进了许多现实世界的应用。然而，结晶和玻璃化动力学的设计规则仍然缺乏预测能力。在这里，我们确定这些过程中的相变材料的化学计量的趋势，即沿着GeTe-GeSe，GeTe-SnTe，和GeTe-Sb 2 Te 3伪二进制线采用泵浦-探测激光装置和量热法。我们发现了一个明确的化学计量的依赖结晶速度沿连接区域的两个基本的键合类型，金属和共价键合的线。增加共价使结晶减慢六个数量级，并促进玻璃化。化学计量依赖性与材料性质相关，例如结晶相的光学性质和键指示剂，相邻原子之间共享的电子数。量子化学图谱解释了这些趋势，并提供了设计结晶动力学的蓝图。
2021-02-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electronic band structure and chemical bonding in the novel antiperovskite ZnCNi3 as compared with 8-K superconductor MgCNi3
采用FLMTO-GGA方法研究了Park等人（2004）报道的三元类钙钛矿化合物ZnCNi 3的能带结构，该化合物是一种非超导顺磁金属。计算了ZnCNi 3的电子能带、态密度、费米面、电荷密度和电子局域化函数分布，并与等电子、等结构的8 K超导体MgCNi 3进行了比较.研究了外压对ZnCNi 3和MgCNi 3电子态的影响。
2004-04-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Electronic Structure and Chemical Bonding of Amorphous Chromium Carbide Thin Films
用高分辨透射电子显微镜、电子能量损失谱和软x射线吸收发射谱研究了不同碳含量的碳化铬薄膜的微观结构、电子结构和化学键合。大多数的膜可以被描述为在无定形碳基体中具有非晶CrCx的无定形纳米复合材料。在高碳含量下，在无定形碳基质中形成石墨烯样结构。在47at%的碳含量下，形成随机取向的纳米晶，从而产生三种组分的复杂微观结构。软X射线吸收-发射研究显示了表现出非八面体配位和键合的额外峰结构。
2012-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
Unified chemical theory of structure and bonding in elemental metals
大多数元素金属在环境条件下采用简单的结构，如BCC，FCC和HCP在整个周期表中的特定分组，并且在压缩时，这些元素中的许多经历过渡到令人惊讶的复杂结构，包括开放和低对称相，这是传统的基于自由电子的金属理论所不期望的。第一性原理计算已经能够重现许多观察到的结构和转变，但一个统一的，预测的成键理论，这种行为的基础还没有在手。我们提出了一个非常简单的理论基础上大规模的高通量计算的元素在广泛的热力学条件。结果拓宽了传统的金属键合的概念，一个新的视角，既解释了不同的简单结构的稳定性，以及较低的对称性所产生的电子定位在这些结构中的间隙网站相。这个简单框架的成功揭示了化学相互作用在控制简单金属的结构和电子性质方面的重要作用。
2022-06-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
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
Raman spectroscopy of ion irradiated SiC: chemical defects, strain, annealing, and oxidation
拉曼光谱已被用来识别缺陷的键合在氖和硅离子辐照的6H-SiC单晶。在对应于不同缺陷结构的C-C键合区域中存在可观察到的差异，对于氖离子和硅离子掺杂。离子辐照SiC的拉曼光谱显示出比中子辐照更小的拉伸应变，由未损坏的衬底约束的膨胀引起的残余压应力解释。在高温离子注入过程中的氧化的证据被观察到作为C-O和Si-O拉曼信号。退火照射SiC，同时获得拉曼光谱显示快速恢复的Si-C键合，但未照射的结构的完全恢复。退火辐照的SiC引起表面氧化，而未辐照的SiC不氧化。比较金刚石和硅具有相似的晶体结构，但单原子的表观抗辐射性，导致的建议，化学缺陷负责增加辐射损伤的SiC。
2020-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Bonding in Molecular Crystals from the Local Electronic Pressure Viewpoint
在分子或晶体形成时自发产生的电子流体的内部压力的空间分布与分子晶体中化学键的主要特征有关。局部压力近似表示的实验电子密度及其衍生物使用密度泛函形式主义，并应用于确定在苯，甲酰胺和铬六羰基的键合功能。我们建立了这些固体中电子流体的压缩和拉伸的空间区域如何反映不同类型化学键的典型特征。因此，内部电子压力可以作为键描述符，它具有明确的物理意义，并揭示了各种化学键的具体特征，用电子密度来表达它们。
2015-09-14 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
The quantum geometry of the chemical bond
Princeton University（普林斯顿大学）；Columbia University（哥伦比亚大学）
该研究将化学键与量子几何张量关联，揭示了区分不同键型的给体-受体特征，确定了材料拓扑的非共线三中心键模式，为从键合基序设计材料物理性质提供了定量途径。
2026-10-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interplay of electronic correlations and chemical bonding in FeN$_2$ under pressure
本研究利用DFT+DMFT方法揭示了高压FeN$_2$中强共价N-N键与Fe$^{3+}$低自旋态的复杂晶体化学行为，发现弱轨道依赖关联效应受多重自旋密度波态影响，强调反铁磁自旋涨落对解释其高压性质的重要性。
2024-07-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Chemical Bonding Analysis on Amphoteric Hydrogen - Alkaline Earth Ammine Borohydrides
通常，固体中的离子根据化学环境而处于正氧化态或负氧化态。在一个特定的化合物中，一个离子同时具有正氧化态和负氧化态是非常不寻常的。结构分析表明，碱土金属氨合硼氢化物（AABH）的化学式为M（BH 4）2（NH 3）2（M = Mg、Ca或Sr），其中氢以+1和-1氧化态存在。为了理解氢的氧化态以及AABH中存在的化学键的特征，我们使用密度泛函计算的结果进行了电荷密度、电子局域化函数、Born有效电荷、Bader有效电荷和态密度分析。详细的分析表明，氢是两性的，靠近硼的氢是负氧化态，靠近氮的氢是正氧化态。由于AABH中各组分之间存在有限的共价键，氢的氧化态为非整数值。AABH中氢的两性行为的存在的确认在储氢应用中具有意义。
2017-10-08 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Interface Bonding of Zr1-xAlxN Nanocomposites Investigated by X-ray Spectroscopies and First Principles Calculations
利用共振非弹性X射线散射/X射线发射和X射线吸收光谱研究了亚稳态Zr 1-xAlxN（x=0.0，0.12，0.26，0.40）薄膜沉积过程中相分离形成的ZrN-AlN纳米复合材料的电子结构、化学键和界面组分，并与包含轨道角动量末态跃迁的第一性原理计算进行了比较。实验光谱进行了比较与不同的界面板模型系统使用第一性原理的所有电子全势计算的核心状态处理完全相对论。如在这项工作中所示，体灵敏度和元素选择性的X射线光谱能够探测立方和六方晶体之间的界面处的对称性和轨道方向。我们展示了电子结构如何从局部八面体键对称的立方氮化锆，扭曲为更复杂的键合铝含量的增加。这导致在三种不同的键合起源于半共格界面与偏析的氮化锆和层状氮化铝纳米晶沉淀物。随着Al含量的增加，元素之间的化学位移和电荷转移增加，影响结合强度并增加电阻率。
2020-03-18 cond-mat.mtrl-sci
