Novel Porous Polymorphs of Zinc Cyanide with Rich Thermal and Mechanical Behavior
我们通过量子化学计算和分子动力学模拟研究了四连通网络作为假想的氰化锌多晶型物的可行性，以及它们的热和力学性质。我们证实了最近实验发现的两个多孔相的亚稳性（Lapidus，S. H.的;等，J. Am. Soc.2013，135，7621-7628），提出了Zn（CN）2的七种新型多孔相的存在，并表明各向同性负热膨胀在该材料家族的所有成员中是常见的，其中热膨胀系数接近于致密dia-c相的热膨胀系数。在Crachast中，我们发现这些多孔结构的力学行为与框架相关的各向异性压缩有很大的不同。然而，所有多孔结构均显示出压力诱导软化，导致在适度压力下发生结构转变。
2015-06-17 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Thermal and mechanical stability of zeolitic imidazolate frameworks polymorphs
理论研究的实验可行性的假设沸石咪唑骨架（ZIF）迄今已集中在各种多晶型物的相对能量，在量子化学水平上的能量最小化。本文通过分子动力学模拟，系统地研究了18种ZIF的稳定性随温度和压力的变化规律。这种方法使我们能够更好地了解某些实验结构在去除溶剂或客体后的有限稳定性。我们还发现，在文献中提出的许多假设ZIF在室温下是不稳定的。因此，需要考虑机械和热稳定性标准来预测新的MOF结构。最后，我们预测了各种热膨胀行为的ZIF作为框架拓扑结构的函数，与一些材料显示出大的负体积热膨胀。
2016-06-20 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Quantum Coherence Governs Macroscopic Polymorphism in Organic Semiconductors
School of Physics and Astronomy, Center for Optoelectronics Engineering Research, Yunnan University（云南大学物理与天文学院光电工程研究中心）；Yunnan OceanDeepland Organic Optoelectronic Technology Ltd（云南海洋深海有机光电技术有限公司）
研究揭示量子相干性在有机半导体宏观多形性形成中的关键作用，通过建立DIME框架调控环境退相干，设计新反应器合成新多形体。
2026-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
First-Principles Investigation of Mechanical, Lattice Dynamical, and Thermodynamic Properties of BaTiO3 Polymorphs
Department of Physics, University of Rajshahi（拉杰沙希大学物理系）；Department of Physics, Begum Rokeya University（贝古姆·罗凯亚大学物理系）
本研究通过原理计算探讨了BaTiO3多形体的机械、晶格动力学和热力学性质，发现其具有高稳定性和应用潜力，适用于多种高温和恶劣环境下的工程领域。
2025-12-09 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of structural stability, dynamical and mechanical properties of Li2FeSiO4 polymorphs
Li 2FeSiO 4具有较高的理论容量（330 mA h/g），是下一代锂离子电池的重要替代正极材料。然而，它的发展面临着结构复杂和离子导电性差的重大挑战。在目前的工作中，潜在的正极材料Li 2FeSiO 4及其多晶型的相对稳定性，电子结构，热力学和机械性能进行了研究，通过最先进的密度泛函计算。在11个结构安排考虑的结构优化计算，实验已知的单斜P21修改被发现是基态结构。压力的作用引起了一系列符合P21 -Pmn 21- I222的相变，临界压力的估计值为0.38和1.93 GPa。电子结构表明，所有考虑的多晶型物具有非金属的字符，带隙值在3.0和3.2 eV之间变化。不同多晶型物之间的能量差异很小，并且大多数这些结构是动态稳定的。另一方面，单晶弹性常数的计算表明，只有少数Li 2FeSiO 4多晶型是机械稳定的。在室温下，不同晶型的Li_2FeSiO_4的扩散系数计算表明，该材料的锂离子电导率是贫乏的。
2016-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Assessment of mechanical, thermal properties and crystal shapes of monoclinic tricalcium silicate from atomistic simulations
工业阿利特中两种最常见的多晶型物$M_1$和$M_3$在分子尺度上进行了表征。采用不同的方法进行了讨论，以评估这两种多晶型的机械性能和比热。计算的均匀化弹性模量和比热与实验测量结果吻合良好。通过空间杨氏模量的对比分析，发现$M_1$和$M_3$的空间分布分别为各向同性和各向异性。当与$M_3$多晶型物相比时，还报告了$M_1$的更各向同性的压缩强度。裂解能计算允许提出两种多晶型物的平衡形状，具有显著差异。虽然对于两种多晶型物，沿着（100）和（001）发现最低的裂解能，但是构造的$M_1$晶体具有3个独立的晶面，而对于$M_3$多晶型物具有7个晶面。
2020-11-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Metastable Monolayer Formation through a Connector Structure
研究提出一种利用热力学稳定的连接体结构，通过调节温度和压力从平衡态出发有意生长特定亚稳态表面结构的方法，并通过动力学Monte Carlo模拟验证了其有效性。
2025-03-10 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Growing low-dimensional supramolecular crystals directly from 3D particles
我们表明，一维（1D）的纳米结构和二维（2D）的有机半导体超分子晶体可以直接从三维（3D）的有机晶体在环境条件下生长在基板上。该方法不需要溶解、熔化或蒸发源晶体，并且基于有机固体-固体润湿沉积（OSWD）。我们通过颜料喹吖啶酮（QAC）来验证我们的方法。扫描隧道显微镜（STM）研究表明，所得2D晶体的结构类似于α和β QAC多晶型物的链排列，并且独立于3D源晶体多晶型物（γ）。此外，可以系统地产生不同的1D链。
2018-02-06 cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
Adding anisotropy to the standard quasi-harmonic approximation still fails in several ways to capture organic crystal thermodynamics
我们评估的准谐波近似（QHA）相对于分子动力学（MD）的10组各向异性有机多晶型物的不同的热膨胀模型的准确性。相对于实验，我们发现，MD，使用现成的点电荷电位得到正确的10对多晶型物和正确的熵贡献的符号的10对中的6个符号。我们发现，各向异性QHA提供的自由能差从MD相对于各向同性QHA的错误几乎没有改善，但没有更好的工作捕获的晶体的热膨胀。一种形式的熵-焓补偿允许QHA的自由能差偏离小于0.1千卡/摩尔，从MD的大多数多晶型对，尽管误差高达0.4千卡/摩尔的熵和焓。以前发现的QHA和MD之间的这些灵活的分子的大部分误差减少时，QHA是从一个晶格最小值与相同的盆地MD一致，而不是能量最小化的实验晶体结构。具体而言，执行各向异性QHA的晶格最小淬火从低温副本交换模拟减少了以前发现的误差平均为0.2千卡/摩尔。然而，这些构象灵活的分子可以有许多低温构象最小值，和一个不一致的最小值的选择导致自由能估计QHA偏离MD在温度低至10 K。MD和实验之间的误差比QHA和MD之间的误差大1-2个数量级，因此所用力场的质量仍然是主要关注的问题，但这项研究说明了一些其他重要因素，必须考虑到获得定量的有机晶体热力学。
2019-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Understanding the correlation between electronic coupling and energetic stability of molecular crystal polymorphs: The instructive case of quinacridone
决定有机半导体中电荷输运的一个关键因素是分子组分之间的电子耦合，这在很大程度上受到分子相对排列的影响。这使得喹吖啶酮，其多个，结构上根本不同的多晶型物和它们不同的分子间相互作用的一个理想的测试情况下，用于分析在一个特定的配置和配置的能量稳定性的电子耦合之间的相关性。为了提供这种相关性的深入分析，从喹吖啶酮的$α$ -多晶型物开始，我们还构建了共面模型晶体。这使我们能够系统地比较电子耦合与总能量的位移依赖性。通过这种方式，我们确定泡利排斥和轨道再杂化的组合作为驱动力，将系统转向电子耦合最小的结构（特别是对于价带和小位移）。这些意见的一般性质是支持一个类似的并五苯模型系统的等效趋势。这强调了高性能材料的设计不能依赖于有机半导体的$π$共轭主链的“自然”组装成其最稳定的构型。相反，它必须包括引入官能团，使晶体堆积朝向更有利的结构，其中以短轴位移为目标或实现大的长轴位移似乎是值得探索的策略。
2019-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Mechanical properties of 2D metal-organic and covalent-organic frameworks with non trivial topological band dispersion
利用密度泛函理论研究了几种二维金属有机骨架（MOFs）和共价有机骨架（COFs）的力学性质。这些多孔材料由于其物理稳定性、独特的结构特征和大的表面积与体积比而成为一个非常吸引人的课题。这些框架固有的多孔性产生了许多迷人的，偶尔令人惊讶的现象，这使得它们成为技术应用的潜在候选者。为了使MOFs/COFs在功能纳米器件中得到可靠的应用和实际应用，研究其力学性能是非常必要的。因此，本文特别注意研究在应力对应变的线性依赖性的情况下具有非平凡拓扑带色散的少数2D MOF和COF的弹性形变。特别地，我们考虑了不同的变形类型，并从应力-应变曲线和能量-应变曲线中找到了弹性张量的所有分量。这些发现可以提供有用的信息，通过减少实验的数量来制造基于MOFs/COFs的器件。
2023-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Out-of-Plane Mechanical Properties of 2D Hybrid Organic-Inorganic Perovskites by Nanoindentation
2D层状杂化有机-无机钙钛矿（HOIP）已经证明了改进的稳定性和有前途的光伏性能。这种功能材料的机械性能对于实现高性能和机械稳定（柔性）装置都是基本上和实际上重要的。在这里，我们报告了一系列二维层状碘化铅HOIP的机械性能，并研究了结构亚单元（例如，有机间隔分子的长度-R和无机层的数量-n）对机械性能的影响。虽然2D HOIP具有比3D HOIP低得多的标称弹性模量和硬度，但较大的n数和较短的R导致更硬的材料。DFT模拟结果显示出与实验结果相似的趋势。我们将这些发现与其他2D层状晶体进行了比较，并阐明了进一步调整2D层状HOIP平面外机械性能的路线。
2018-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Complex low energy tetrahedral polymorphs of group IV elements from first-principles
碳的能量景观非常复杂，拥有各种重要的亚稳相，包括金刚石，富勒烯，纳米管和石墨烯。在这种景观中寻找结构，特别是那些具有大晶胞的结构是具有挑战性的。在这里，我们使用一个组合的随机搜索策略，采用两种算法（AIRSS和RG 2），适用于连接约束的单位细胞包含多达100个碳原子。我们发现了三个低能碳多晶型物（Pbam-32，P6/mmm和I-43 d）与新的拓扑结构，包含32，36和94个原子在其原始细胞，分别。它们相对于金刚石的能量分别为96 meV/atom，131 meV/atom和112 meV/atom，这表明潜在的亚稳态。这三种碳同素异形体是机械和动态稳定的，绝缘的碳晶体具有超硬机械性能。I43 d结构具有7.25 eV的直接带隙，这是碳同素异形体家族中最宽的带隙。Pbam-32、P6/mmm和I-43 d的硅、锗和锡版本也显示出能量、动力学和机械稳定性。计算的电子性质表明，它们是潜在的半导体和光伏应用材料。
2018-10-11 cond-mat.mtrl-sci
Molecular Insights into the Mechanical Properties of Polymer-Fullerene Bulk Heterojunctions for Organic Photovoltaic Applications
我们采用粗粒分子动力学模拟研究了由区域规整的聚（3-己基噻吩）（P3 HT）和富勒烯C $_{60}$组成的$π$共轭聚合物材料的力学性能。具体而言，我们进行拉伸模拟P3 HT：C $_{60}$复合材料与不同程度的聚合和C $_{60}$质量分数，以获得其应力-应变响应。分解成动能和维里贡献的应力张量表明，纯P3 HT样品的拉伸模量在很大程度上依赖于非键合的相互作用和键合的相互作用与键拉伸，而除了C $_{60}$导致的拉伸模量的增加源自增强的非键合的相互作用与C $_{60}$。此外，P3 HT：C $_{60}$样品的拉伸强度与分子链缠结良好相关，分子链缠结的特征在于从原始路径分析获得的每条链的平均扭结数。我们还发现，上，下屈服点特征的应变软化变得更加明显的C $_{60}$质量分数的增加。持久同源性分析表明，屈服点的出现与拉伸变形过程中的微孔合并，导致产生更大的空洞。这些结果提供了一个基本的理解的分子决定因素的$π$共轭聚合物-富勒烯复合材料的机械性能，这也可以帮助解释和预测的机械性能的其他聚合物复合材料含有富勒烯。
2021-01-08 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
SAMPLE: Surface structure search enabled by coarse graining and statistical learning
在本出版物中，我们介绍SAMPLE，结构搜索方法相称的有机单层无机基板上。这样的单分子膜通常表现出丰富的多态性，在不同形状的单位细胞中具有不同的分子排列。由于大量可能的分子排列，从第一原理确定不同的相称多晶型物构成了一个重大挑战。为了应对这一挑战，SAMPLE采用粗粒度建模与贝叶斯线性回归相结合，以有效地映射势能面的最小值。此外，它使用从头算热力学生成相图。以萘在Cu（111）上的反应为例，我们全面解释了SAMPLE方法，并通过将预测结果与实验观察到的多晶型进行比较来证明其能力。
2019-08-09 cond-mat.mtrl-sci
Identifying Hidden Intracell Symmetries in Molecular Crystals and their Impact for Multiexciton Generation
有机分子晶体对于下一代光电应用是有吸引力的，最显著的是由于其多激子产生过程可以提高光伏器件的效率。然而，人们对晶体结构如何影响多激子产生过程缺乏总体了解，需要对每种材料进行计算要求很高的计算。在这里，我们提出了一种方法来理解和分类这样的晶体和阐明多激子过程。我们表明，有机晶体是由两个子晶格是很好的近似有效的虚构系统的更高的平移对称性。在这个框架内，我们推导出隐藏的选择规则，并在晶体pentacene和预测，共同的散装多晶型支持快速库仑介导的单线态裂变约一个数量级以上的薄膜多晶型，多体微扰理论计算证实的结果。我们的方法是完全基于密度泛函理论计算，并提供了设计原则的实验和计算发现的新材料与有效的非辐射激子衰减率。
2021-10-29 cond-mat.mtrl-sci
Quantum Mechanical Assessment of Optimal Photovoltaic Conditions in Organic Solar Cells
蒸发损失有助于降低有机太阳能电池的$J_{SC}$、$V_{OC}$和填充因子。然而，非富勒烯有机光致发光材料的最新进展表明，在小能量驱动力（$ΔE_{DA}$）和低复合损失下可以发生有效的电荷产生。为了阐明这个问题，我们建立了一个粗粒度的开放量子力学模型，用于研究各种能量损失机制下的电荷产生动力学。分析了高能驱动力、库仑相互作用、振动无序、孪晶复合、温度和外加偏压等因素对载流子产生的影响。评估表明，整体能量损失不仅最小化时，$ΔE_{DA}$的方法在界面处的有效重组能，但也变得不敏感的温度和电场的变化。还观察到，一个温和的反向偏置减少双生复合损失显着消失的驱动力，其中的电荷产生强烈受温度的影响。
2022-10-22 cond-mat.mtrl-sci
The stability, electronic structure, and optical property of TiO2 polymorphs
声子态密度计算表明，一种新的具有鳞石英结构的TiO 2多晶型物是机械稳定的。给出了9种不同晶型TiO 2在不同压力下的焓值，研究了不同晶型TiO 2的相对稳定性。通过具有广义梯度近似的密度泛函理论计算TiO 2多晶型物的能带结构，并且使用GW方法校正高对称k点处的能带能量以准确地确定带隙。直接带隙能量和间接带隙能量之间的差异是非常小的金红石，铌铁矿和斜锆石TiO 2，表明准直接带隙字符。斜锆石（准直接）和板钛矿（直接）TiO 2的带隙能量接近于斜锆石（间接）TiO 2。新预测的鳞石英结构的TiO 2的带隙比其他8种多晶型物宽。对于光学响应计算，通过求解库仑相关电子-空穴对的Bethe-Salpeter方程，已经包括了两粒子效应。具有钴隧道石、黄铁矿和萤石结构的TiO 2在可见光区域具有光学跃迁。
2013-12-09 cond-mat.mtrl-sci
In-Plane Mechanical Properties of Ultrathin 2D Hybrid Organic-Inorganic Perovskites
二维有机-无机杂化钙钛矿（HOIP）材料是二维材料家族中的新成员，具有宽的可调性、高动态结构特征和优异的物理性能。超薄二维HOIP及其与其他二维材料的异质结构已被用于研究新的物理现象和新的器件应用。平面内的力学性能的二维MEMS HOIPs是理解机械和其他物理场之间的耦合和集成器件的应用至关重要。在这里，我们报告的第一次在平面内的机械性能的无支撑的2D碘化铅钙钛矿膜及其依赖于膜的厚度。二维HOIP的面内杨氏模量小于常规共价键合的二维材料。由于变形过程中层间滑移的影响，随着厚度从单层增加到4层，杨氏模量和断裂强度均先下降后趋于平稳。我们的研究结果表明，与许多其他广泛使用的工程材料和聚合物柔性基板相比，2D HOIP具有出色的断裂强度/杨氏模量比，这使得它们适合应用于柔性电子器件。
2018-06-13 cond-mat.mtrl-sci
Origin of Charge Separation at Organic Photovoltaic Heterojunctions: A Mesoscale Quantum Mechanical View
有机光伏共混物内的电荷产生的高效率显然与新形成的电子-空穴对之间的强“经典”吸引力形成对比。几个因素已被确定为可能的促进剂的电荷解离，如量子力学的相干性和离域，结构和能量的障碍，内置的电场，纳米级的混合的供体和受体的共混物的组成部分。我们的介观量子化学模型允许一个公正的评估其相对重要性，通过激发态计算系统包含数千个供体和受体网站。几个模型异质结的结果证实，经典模型严重高估的电子-空穴对的结合能，从电子的基态的垂直激发产生的。使用物理上敏感的参数的个别材料，我们发现，量子机械能之间的差异，最低的界面电荷转移状态和完全分离的电子和空穴是热能的顺序。
2017-09-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Mechanical response of butylamine based Ruddlesden Popper organic-inorganic lead halide perovskites
2D Ruddlesden Popper钙钛矿因其特殊的光学和电子特性而被广泛研究，而只有少数研究揭示了其机械性能。现有的文献主要讨论单晶钙钛矿的机械强度，但对二维钙钛矿薄膜的结构可调性的系统研究还很缺乏。在这项研究中，我们报告了使用纳米压痕技术的丁基铵基的2D，准2D钙钛矿和3D钙钛矿的弹性模量的无机层的数量“n”的效果。实验结果也得到了证实，使用第一性原理密度泛函理论计算。了解2D Ruddlesden Popper钙钛矿薄膜与传统3D钙钛矿相比的机械行为，提供了对原子层相关性质的有趣见解，并为下一代机械耐用的新型器件铺平了道路。
2021-06-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Mechanical Anisotropy and Multiple Direction-Dependent Dirac States in the Synthesized Ag3C20 Monolayer
最近，通过组装由多个芳基-金属键连接的有机分子，合成了二维正交银-有机框架，Ag 3C 20单分子层。在这里，通过第一性原理研究，我们表明，由于独特的成键功能，Ag 3C 20单层不仅表现出强的力学各向异性，但也具有各种可调的方向相关的狄拉克态。在费米能级附近，内禀狄拉克点形成两条反平行的准III型节线，并受镜像对称性的保护，在微小应变下进一步演化为混合节线环。有趣的是，在费米能级附近，通过合并两个I型狄拉克锥，在临界应变下可以出现一个特殊的半狄拉克态，其中同时包含方向依赖的强定域费米子，正常的大质量载流子和超快狄拉克费米子。这些发现表明，机械敏感的Ag 3C 20单层是一个有前途的二维材料，实现有趣的狄拉克物理和高度各向异性的多载流子输运。
2022-08-28 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Stability, structural, elastic and electronic properties of polymorphs of the superconducting disilicide YIr2Si2
使用从头算方法，比较稳定性，结构，弹性和电子性能的三个多晶型的超导二硅化物YIr 2Si 2，不同的原子配置的[Ir 2Si 2]（或[Si 2 Ir 2]）块，进行了检查。对于这些YIr 2Si 2多晶型，优化的结构数据，弹性参数，电子能带，总的和部分态密度，费米表面拓扑结构，和化学键已经获得和分析。我们的研究表明，虽然ThCr 2Si 2型和CaBe 2Ge 2型多晶型物是机械稳定的，相对较硬的材料，具有低压缩性，但它们将表现为韧性系统。其中，ThCr 2Si 2型多晶型物将显示增强的弹性各向异性。在费米能附近，不同多晶型的电子能带和费米面的拓扑结构有很大的不同。此外，CaBe 2Ge 2型多晶型物预计是各向异性的，即主要发生在[Si 2 Ir 2]块中。YIr 2Si 2多晶型物相的原子间键合可以被描述为共价、金属和离子贡献的各向异性混合物，其中在[Ir 2Si 2]（或[Si 2 Ir 2]）块之间，Ir-Si和Ir-Ir键发生，而在相邻的[Ir 2Si 2]之间，（或[Si 2 Ir 2]）块和Y原子片，Si-Si和Ir-Y，Si-Ir和Si-Y，或主要是Ir-Ir键出现的各种多晶型。
2011-04-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Combining Brillouin spectroscopy and machine learned interatomic potentials to probe mechanical properties of metal organic frameworks
本研究将布里渊散射技术与基于机器学习力场和色散校正密度泛函理论的模拟相结合，探究了新型金属有机框架材料GUT2的力学性质，克服了单晶尺寸限制，成功确定了其弹性张量分量的近似值。
2024-09-11 cond-mat.mtrl-sci
van der Waals forces stabilize low-energy polymorphism in B2O3: Implications for the crystallization anomaly
最近预测的，从来没有合成，B $_2$ O $_3$多晶型的结合能和结构特性进行了研究，从第一性原理使用密度泛函理论和高精度多体方法，即随机相近似和量子蒙特卡罗。我们表明，范德华力在使实验已知的多晶型物（B $_2$ O $_3$ -I）的能量最低，许多竞争亚稳结构只躺在几千卡/摩尔以上的关键作用。值得注意的是，所有亚稳晶体在能量和密度上都与玻璃相当，同时具有各向异性和机械柔软的结构。此外，根据我们的稳定性标准，最佳亚稳多晶型物具有在玻璃和最近合成的硼硫酸盐化合物中发现的结构基序。我们的发现为理解B $_2$ O $_3$的反常行为提供了新的视角，即它在玻璃态结构中的玻璃化倾向与已知晶体截然不同。
2019-06-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Data-driven prediction of structure of metal-organic frameworks
提出数据驱动方法，利用粗粒度神经网络预测MOF晶体网络拓扑，实现高通量结构预测，并以烟气分离验证，发现多晶型物吸附差异。
2024-12-16 cond-mat.mtrl-sci
Efficient first-principles modeling of complex molecular crystals at sub-chemical accuracy
Flatiron Institute（平顿研究所）；University of Chicago（芝加哥大学）；University of Washington（华盛顿大学）；University of Cambridge（剑桥大学）；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）；Budapest University of Technology and Economics（布达佩斯技术与经济大学）
本文提出一种结合相关波函数理论和多体展开的高效框架，实现复杂分子晶体的亚化学精度预测，提升高通量筛选效率。
2026-03-02 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Phase-Modulated Elastic Properties of Two-Dimensional Magnetic FeTe: Hexagonal and Tetragonal Polymorphs
本文通过相位工程研究二维磁性FeTe的弹性模量调控，发现四方FeTe的杨氏模量随厚度增加从290.9 GPa降至113.0 GPa，而六方FeTe保持不变，为二维磁性材料力学性质调控及纳米器件应用提供新途径。
2023-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Study of Entropy-Driven Polymorphic Stability for Aspirin Using Accurate Neural Network Interatomic Potential
本研究利用神经网络原子间势模拟阿斯匹林多晶型，首次证明Form I在300K下比Form II更稳定，强调了非谐效应和旋转熵在决定多晶型稳定性中的关键作用。
2024-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Defects in metal-organic frameworks: a compromise between adsorption and stability?
缺陷工程已经成为一种有前途的方法来调整和优化金属有机框架的吸附性能。然而，增强的吸附和结构稳定性之间的平衡仍然是一个悬而未决的问题。在这里，两个CO2吸附能力和机械稳定性计算的锆基UIO-66，这是受到系统的变化的缺陷的情况。调制器的依赖性，缺陷浓度和异质性进行了探讨孤立。机械稳定性被证明是在高的压力，其中摄取增强与缺陷浓度的增加受到损害。尽管如此，对于reo型缺陷和具有三氟乙酸盐取代的缺陷，稳定性的这种降低被最小化。最后，异质性和膨胀性也可能在克服吸附和稳定性之间的折衷方面发挥作用。
2019-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Freely suspended, van-der-Waals bound organic nm-thin functional films: mechanical and electronic characterization
确定无外部影响的纳米级低维材料的电子特性是发现和理解新物理现象的关键。一个例子是石墨烯的悬浮液，这使得能够获得其固有的电荷传输特性。此外，悬浮薄膜使得它们能够用作膜、传感器或谐振器，如已经被广泛探索的。虽然共价键合的电子活性薄膜的悬浮液已经很好地建立，但仅由范德华相互作用保持在一起的功能分子组成的半导体薄膜只能由衬底支撑来研究。在目前的工作中，它表明，通过利用表面结晶的方法，电子导电膜的厚度低至6nm和平面手性光学活性可以自由地悬浮在几百纳米。悬浮膜表现出2至13 GPa的杨氏模量，并从环境中电子去耦，如通过温度依赖性场效应晶体管测量所建立的。
2019-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unveiling Mechanical Motions in Non-linear Optical Organic Micro Ring Resonators
University of Hyderabad（海德拉巴大学）；Lomonosov Moscow State University（莫斯科罗蒙诺索夫国立大学）
研究通过动态运动和三维空间操控有机微环谐振器，展示其机械可重构性及非线性光学特性，拓展了三维空间控制能力。
2025-09-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Chemical Control of Mechanical Anisotropy and Band Alignment in Perylene-based Two-dimensional MoS$_2$-Organic Hybrids
本研究利用密度泛函理论系统比较单层 MoS$_2$ 与 P、PDI、PO 形成的杂化界面，揭示化学修饰对结合、力学各向异性、电荷转移、功函数及能带排列的调控规律。
2025-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Aluminum oxide coatings on Co-rich cathodes and interactions with organic electrolyte
本研究采用从头算分子动力学模拟，揭示了氧化铝涂层能有效减少LiCoO2正极电解质退化并稳定结构，为提升锂离子电池能量密度和循环寿命提供了优化途径。
2025-06-10 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Singularly isostatic and geometrically unstable rigidity of metal-organic frameworks
Binghamton University（宾汉姆顿大学）；Cornell University（康奈尔大学）
本研究通过刚性矩阵分析揭示了MOFs的机械稳定性问题，发现多数框架接近机械不稳定性，并展示了通过调整约束参数可消除不稳定性模式。
2026-03-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Synthesis and Tailored Properties Towards Designer Covalent Organic Framework Thin Films and Heterostructures
多孔聚合物共价有机框架（COFs）已经在激烈的合成研究中，已知超过100个独特的结构基序。为了实现这些材料的真正潜力，将粉末转化成具有严格控制厚度和形态的薄膜是必要的，并且通过包括界面合成、化学剥离和机械分层的技术来实现。本文重点介绍了薄膜COFs的结构和性能的最新进展，包括其机械性能以及在过滤、电子、传感、电化学、磁学、光电子等领域的应用。此外，这些薄膜与其他无机和有机材料的异质集成进行了讨论，揭示了令人兴奋的机会，集成COF薄膜与其他国家的最先进的材料和器件系统。
2021-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A new class of organic molecular magnets
通过详细的第一性原理计算，我们发现了一类新的稳定的有机分子磁体的基础上的两性离子分子具有供体，$π$桥，受体基团。这些分子是仅含有C、H和N的有机分子。磁性质的量子力学性质源自共轭$π$桥（仅涉及p电子），其中电子自旋之间的交换相互作用相对较强且局部，并且与$π$桥的长度无关，使得能够容易地构造具有指定长度的分子磁性器件。
2008-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Electronic band structure, Fermi surface and elastic properties of polymorphs of new 5.2K iron-free superconductor SrPt2As2 from first principles calculations
用第一性原理计算，详细研究了新的四元CaBe_2Ge_2型5.2K超导体SrPt_2As_2的结构、弹性和电子性质，并与两种不同[Pt_2As_2]（或[Pt_2As_2]）块原子构型的ThCr_2Si_2型SrPt_2As_2多晶型进行了比较.我们发现CaBe_2Ge_2型SrPt_2As_2是一个非常独特的系统，具有复杂的近费米带的2D-3D特征，以及费米表面的"中间"类型，它由具有圆柱状（2D）拓扑结构（典型的122 FeAs相）的电子口袋以及3D电子口袋和空穴口袋组成，这是ThCr_2Si_2类无铁低Tc超导体的特征。分析表明，与类ThCr_2Si_2~（122）相相比，类CaBe_2Ge_2~（122）相SrPt_2As_2的其它特征是：（1）.当导电为各向异性且主要发生在[Pt_2As_2]块时，[Pt_2As_2]和[Pt_2As_2]块对近费米区贡献的本质区别;（2）.形成强共价Pt-As键的3D系统（[Pt2As2]/[As2Pt2]嵌段的内部和之间），其负责该多晶型物的增强的稳定性，和（3）。相邻[Pt2As2]和[As2Pt2]块之间的基本电荷各向异性。我们还预测，CaBe2Ge2类SrPt2As2是机械稳定的，相对较软的材料，具有高压缩性，并将表现出韧性的方式。相反，仅含有[Pt2As2]或[As2Pt2]块的ThCr2Si2型SrPt2As2多晶型物不太稳…
2011-01-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Assessing Band Gap Stability of Organic Semiconductor Thin Films for Flexible Electronic Applications
本研究调查1%至10%单轴拉伸应变下PET基底上P3HT和PEDOT:PSS/P3HT薄膜的带隙偏移，发现7%应变内带隙稳定、10%应变时展宽约4-5 meV，为柔性有机光电子系统提供应变阈值参考。
2025-11-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Data-Driven Thermal and Mechanical Modeling of Defective Covalent Organic Frameworks
Institute for Materials Science and Max Bergmann Center of Biomaterials, TUD Dresden University of Technology（德累斯顿工业大学材料科学与马克斯·伯格曼生物材料中心）；Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；Cluster of Excellence PhoenixD, Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学凤凰D卓越集群）；Dresden Center for Computational Materials Science (DCMS), TUD Dresden University of Technology（德累斯顿计算材料科学中心（DCMS），德累斯顿工业大学）；Cluster of Excellence CARE, TU Dresden and RWTH Aachen（Aachen工业大学与德累斯顿工业大学CARE卓越集群）；Cluster of Excellence CeTI, TU Dresden（德累斯顿工业大学CeTI卓越集群）
本文通过机器学习势能函数研究缺陷共价有机框架的热力学与力学性能，开发了高精度QCOF模型，揭示了缺陷对材料性能的影响。
2026-04-23 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Triboelectrification of a dense metal-organic framework for resilient mechanical energy harvesters
Multifunctional Materials & Composites (MMC) Laboratory, Department of Engineering Science, University of Oxford, United Kingdom（牛津大学工程科学系多功能材料与复合材料实验室）
该研究突破多孔MOF用于TENG的常规思路，采用致密ZIF-zni作为PU基体填料，制备出高稳定性摩擦地砖，为机械能采集器设计提供新策略。
2026-09-07 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Synthetic control over polymorph formation in the d-band semiconductor system FeS$_2$
黄铁矿，也称为傻瓜金，是FeS $_2$的热力学稳定多晶型物。由于其有趣的物理性质，它被广泛认为是一种有前途的d-带半导体。白铁矿是FeS $_2$的另一种天然多晶型物。对天然晶体的测量表明，它具有与黄铁矿类似的有前途的电子，机械和光学性质。然而，迄今为止，这方面的研究很少，因为基于实验室的纯相样品或高质量白铁矿单晶的合成一直是一个挑战。在这里，我们报告了通过水热合成白铁矿和黄铁矿的目标相形成。以综合合成图的形式系统地研究了FeS $_2$多晶型的形成条件和相纯度。此外，我们报告了一个空间分离的水热合成白硅钙石单晶生长的详细分析。我们观察到在H $_2$ S和硫蒸气的参与下，白铁矿的单相产物仅在表面形成。高品质的白铁矿晶体的可用性，使我们能够测量的基本物理性质，包括允许的直接光学带隙为0.76 eV，温度无关的抗磁性，电子传输间隙为0.11 eV，和室温载流子浓度为4.14 $\times$ 10 $^{18}$ cm $^{-3}$。用X射线吸收/发射光谱测量了两种FeS $_2$相的带隙。我们发现白铁矿的带隙为0.73 eV，而黄铁矿的带隙为0.87 eV。我们的研究结果表明，白铁矿-这是现在合成可在一个简单的方式-是同样有前途的黄铁矿作为候选人的各种半导体应用的基础上地球丰富的元素。
2021-11-24 cond-mat.mtrl-sci
NEP89: Universal neuroevolution potential for inorganic and organic materials across 89 elements
Bohai University（渤海大学）；The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）；Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；Shenzhen Technology University（深圳职业技术大学）；Shenzhen University（深圳大学）；Xinyu University（新余学院）；University of Science and Technology Beijing（北京科技大学）
研究针对机器学习原子间势的局限，提出神经进化势架构的NEP89模型，通过特定方法构建训练数据集。该模型精度高且计算高效，能实现大规模原子模拟，适用于多种场景并支持微调，为材料研究提供有力工具。
2026-07-10 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced elastic stability of a topologically disordered crystalline metal--organic framework
本研究通过对比拓扑非周期MOF（TRUMOF-1）与有序MOF-5，发现非周期拓扑可抑制弹性不稳定性，增强框架弹性稳定性，为框架材料力学设计提供反直觉新思路。
2023-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Leveraging Low-Energy Structural Thermodynamics in Halide Perovskites
本文通过将卤化物钙钛矿的低形成能、多晶型和高离子输运与相关半导体对比，揭示其独特性质组合，并探讨在新兴应用中加以利用的途径。
2022-09-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Nanoscale deformation mechanics reveal resilience in nacre of Pinna nobilis shell
软纳米级有机组分与由天然生物体分级设计的无机纳米颗粒的组合导致高度延展性的结构材料，其可以承受机械冲击并在宏观和纳米尺度上表现出高弹性。我们对珍珠层变形的研究揭示了控制结构弹性和机械能吸收的潜在纳米力学。使用高分辨率扫描/透射电子显微镜（S/TEM）结合原位压痕，我们观察到纳米级恢复严重变形的珍珠层，恢复其机械强度的外部刺激高达80%的屈服强度。在压缩下，珍珠质经历纳米颗粒的变形和跨越有机界面的非破坏性锁定，使得相邻的无机片在结构上结合。锁片作为一种连续的材料对应变作出反应，但它们之间的有机边界仍然限制裂纹的扩展。值得注意的是，完全锁定的接口恢复其原始形态没有任何明显的变形后，压缩接触应力高达1.2 GPa。
2019-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nucleation of a stable solid from melt in the presence of multiple metastable intermediate phases: Wetting, Ostwald step rule and vanishing polymorphs
在许多系统中，稳定固体的成核可以在其他（通常多于一个）亚稳相的存在下发生。这些可以是多晶型固体或甚至液相。在这种情况下，从熔体中的固相的成核可以通过亚稳相来促进，因为后者可以“润湿”母相和子相之间的界面，即使在母液和稳定固相的热力学性质中可能没有亚稳相存在的标志。经典成核理论（CNT）的直接应用在这里是有缺陷的，因为它高估了成核势垒，因为表面张力被高估（通过忽略中间级的亚稳相），而子相和母相之间的热力学自由能隙保持不变。在这项工作中，我们讨论了一个密度泛函理论（DFT）为基础的统计力学方法来探索和量化这种促进。我们构建了一个简单的序参量依赖的自由能表面，然后使用DFT计算（i）序参量分布，（ii）整体成核自由能垒和（iii）之间的表面张力的母液和亚稳固体，也母液和稳定的固相。该理论确实发现，在润湿的存在下，成核自由能垒可以显着降低。这种方法可以提供一个微观解释的奥斯特瓦尔德步骤规则和著名的现象“消失的多晶型”，取决于温度和其他热力学条件。理论揭示了相变动力学的不同场景，其中一些可以通过现代纳米合成方法进行探索。
2013-04-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Exchange coupling inversion in a high-spin organic triradical molecule
纳米系统的磁性与其局部环境密不可分。在表面和无机层状结构上的ad原子中，交换相互作用由相对晶格位置、层厚度和其他环境参数引起。在这里，我们报告了一个样本依赖的符号反转的磁交换耦合之间的三个未配对的自旋的有机三自由基分子嵌入在一个三端设备。这种铁磁到反铁磁的转变是由于结构扭曲，并导致传统上被认为是稳健的高自旋四重态的分子中的高到低自旋基态变化。此外，分子的柔性产生了通过栅电极的交换耦合的原位电可调谐性。这些发现开辟了一条通过机械手段、电子门控或化学剪裁来控制基于有机分子的纳米器件中磁态反转的途径。
2016-02-11 cond-mat.mtrl-sci
Hierarchical Serpentine-like Organic Crystal Optical Waveguides for Artificial Neural Networks
本文利用柔性MPyIN有机晶体和AFM微操作构建四层蛇形光波导类ANN架构，通过六个光学突触实现光信号的倏逝耦合、前馈倍增与分束。
2025-01-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Fabrication and in vitro characterization of three-dimensional organic/inorganic scaffolds by robocasting
组织工程支架制造的一个关键问题是开发足够灵活的加工技术，以生产具有广泛溶解度（生物吸收率）和与钙化组织相匹配的机械性能的材料。这些技术还必须具有产生足够的孔隙率的能力，以进一步充当细胞渗透、新骨形成和随后的重塑的框架。在这项研究中，我们展示了如何在室温下使用机器人辅助沉积来构建具有受控微观结构的混合有机/无机支架。制备了孔径在200 - 500 μ m之间的聚乳酸或聚己内酯支架，羟基磷灰石含量高达70wt%。压缩测试显示支架的各向异性行为，强烈依赖于它们的化学组成。包含的无机组分增加了它们的刚度，但它们不脆，并且即使对于高达70重量%的陶瓷含量也可以容易地加工。在模拟体液中放置20天后，杂化支架的力学性能没有明显下降。然而，由于聚合物致密化，纯聚乳酸支架的刚度急剧增加。还打印了含有生物活性玻璃的支架。在模拟体液中20天后，它们的表面上形成了磷灰石层。
2018-03-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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。
2016-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Unraveling the orientation of phosphors doped in organic semiconducting layers
为了提高有机电致发光器件（OLED）的光输出耦合效率，发光材料的发射偶极子取向（EDO）是一个重要的问题。采用分子动力学（MD）模拟真空沉积过程，并结合量子力学（QM）表征，揭示了球形铱基混配磷光染料在有机层中发射偶极子择优取向的起源，并与EDO的实验观测结果进行了直接比较.考虑到在分子框架中的电子跃迁和在真空/分子膜界面处与环境相互作用的分子的取向，允许根据主体分子和掺杂剂结构对EDO进行定量分析。磷光体和表面上最近的主体分子之间的相互作用，最小化非键合能，决定了真空沉积期间的分子排列。由于主体相互作用而不是辅助配体定向到真空，分子复合物中的主要环化配体的平行排列导致水平EDO。
2017-06-01 cond-mat.mtrl-sci
Insights of preferred growth, elemental and morphological properties of BN/SnO2 composite for photocatalytic applications towards organic pollutants
氮化硼（BN）由于其非凡的光学、化学和机械性能而受到人们的广泛关注。BN的晶体结构对其性能非常敏感，晶格参数的微小变化会极大地改变其性能。本文主要研究BN基复合材料的合成、表征及其光催化应用。当氮化硼与具有四方晶体结构的SnO 2混合时，发生分解成更小的片，并且材料取向为（102）面。SnO 2颗粒附着在BN片的两侧，提供了高的表面积，这使得该材料适合于催化过程。大量活性中心的存在导致BN/SnO 2复合材料中形成羟基自由基，这有助于降解有机和无色污染物，即在7分钟内甲基橙染料高达~92%，在40分钟内水杨酸达到~ 82%。结果表明，BN/SnO 2复合材料具有良好的环境和工业应用性能。
2019-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Detecting Molecular Rotational Dynamics Complementing the Low-Frequency Terahertz Vibrations in a Zirconium-Based Metal-Organic Framework
我们展示了在低于3 THz（~100 cm-1）下观察到的合作太赫兹（THz）动力学的明确实验证据，用于低对称性Zr基金属有机框架（MOF）结构，称为MIL-140 A [ZrO（O2 C-C6 H4-CO2）]。利用高分辨率的非弹性中子散射和同步辐射远红外光谱相结合，我们测量了低能量的振动来自受阻旋转的有机链接，其能量势垒和详细的动力学已通过从头计算密度泛函理论（DFT）计算阐明。为了完整起见，我们获得了拉曼光谱并表征了太赫兹旋转引起的复杂孔隙结构的变化。我们发现了一系列具有蹦床运动的软模式，这可能是异常力学现象的来源，例如负线性压缩性和负热膨胀。我们的研究结果还表明协调剪切动力学（~2.5 THz），我们已经证明，不稳定的MOF晶体的机制，在最小剪切模量（Gmin）的确切结晶方向。
2017-03-20 cond-mat.mtrl-sci
