Beam experiments for reactive ion etching of silicon (Si)-based materials by silicon halide ions
Osaka University（大阪大学）；TEL Technology Center Tsukuba, Tokyo Electron Ltd.（东京电子株式会社筑波技术中心）
该研究通过质量选择离子束装置开展束流实验，测定不同离子辐照下Si、SiO2、Si3N4的刻蚀产额，相关数据可用于提升刻蚀工艺和轮廓模拟器的精度。
2026-08-11 cond-mat.mtrl-sci physics.plasm-ph
Thermodynamic interpretation of reactive processes in Ni-Al nanolayers from atomistic simulations
通过放热反应可以形成金属间化合物的金属构成具有多种应用的一类反应性材料。Ni-Al薄交替层被认为是研究各种反应过程的模型纳米金属多层膜。然而，在混合后的短时间尺度的反应动力学并不完全理解。在这项工作中，我们计算的自由能的Ni-Al合金的组成和温度为不同的固相使用热力学积分的基础上，国家的最先进的原子间相互作用势的函数。我们使用这些信息来解释分子动力学（MD）模拟双层系统在800 K和零压力，无论是在等温和等焓条件。我们发现，一个无序相总是形成后混合作为一个更稳定的纳米晶体B2相的前体。我们观察到的反应的热力学轨迹所计算的状态变量。模拟时间高达30 ns，这提供了一个窗口，以前没有观察到的现象在MD模拟。我们的研究结果提供了深入了解早期的实验反应时间尺度，并建议的路径（隔离的反应物）$\rightarrow$（无序相）$\rightarrow$（B2结构）总是实现的，而不考虑所施加的边界条件。
2013-12-28 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic origins of high-performance in hybrid halide perovskite solar cells
有机金属钙钛矿太阳能电池的性能已经迅速超过了传统的染料敏化和有机光致发光。高功率转换效率可以在介孔和薄膜器件架构中实现。我们解决了这一成功的起源的背景下，材料化学和物理的大块钙钛矿所描述的电子结构计算。除了对于高效光伏器件必不可少的基本光电性质（光谱上合适的带隙、高光学吸收、低载流子有效质量）之外，材料在结构和组成上是柔性的。正如我们所展示的，混合钙钛矿表现出自发的电极化，我们还提出了通过明智地选择有机阳离子来调节的方法。铁电畴的存在将导致内部结，其可有助于光激发的电子和空穴对的分离，并通过载流子的分离减少复合。高介电常数和低有效质量的组合促进了Wannier-Mott激子分离和施主和受主缺陷的有效电离。在纳米结构薄膜中可以利用光铁性效应来产生更高的开路电压，并且可能有助于在钙钛矿太阳能电池中观察到的电流-电压滞后。
2014-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Perspective: Theory and simulation of hybrid halide perovskites
有机-无机卤化物钙钛矿对第一原理原子材料建模提出了许多挑战。这些“塑性晶体”具有跨越多个长度尺度和时间尺度的动态过程，其中包括：（一）慢离子和快电子的输运;（二）声子寿命短的高度非谐晶格动力学;（三）平均晶体空间群的局部对称性破缺;（四）强相对论性（自旋-轨道耦合）对电子能带结构的影响;（v）热力学亚稳态和快速化学击穿。这些问题，影响太阳能电池的操作，概述了在这个角度。我们还讨论了对这些材料进行定量和预测模拟的一般准则，这些材料与金属有机框架和其他混合半导体，介电和铁电化合物有关。
2017-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Valence and conduction bands engineering in halide perovskites for solar cell applica- tions
我们进行了从头计算模拟，旨在确定的原子和电子结构的高价和导带的起源，和带隙的可调性卤化物钙钛矿。我们发现两个关键成分是二价阳离子和卤素原子轨道之间的重叠，以及Sn或Pb原子上的导带底（CBM）态的电子电荷。特别是，我们发现，较低的差距与较高的负反键重叠，和较高的CBM电荷的二价阳离子。Sn/Pb上的重叠和CBM电荷都可以通过卤化物、双和单价阳离子的化学性质以及晶体结构的对称性来调节。在此基础上，我们提供了一些实用的规则来调整这类材料的价带最大值，导带最小值和带隙。
2014-12-11 cond-mat.mtrl-sci
A Computational Assessment of the Efficacy of Halides as Shape-Directing Agents in Nanoparticle Growth
我们报告了一个全面的研究，解决了几个限制，阻碍使用原子模型作为工具，用于理解和改善湿化学合成和相关应用的金和钯纳米粒子的水溶液卤化物吸附。结合热力学建模与密度泛函理论（DFT）计算和实验数据被用来预测平衡形状的卤化物覆盖的纳米粒子作为化学环境的函数。为了确保现实和实验相关的结果，我们考虑溶剂的影响，包括一个大的邻位表面，几个吸附物覆盖以及十面体颗粒。虽然所观察到的稳定性不足以导致各向异性形状如纳米立方体的热力学稳定性，但卤化物覆盖的不均匀性表明获得这种形状作为动力学产物的可能性。关于技术挑战，我们表明，包括表面-溶剂相互作用导致预测形状的质的变化。此外，占非本地的功能水平上的相互作用产生更准确的描述表面系统。
2020-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Structural disorder by octahedral tilting in inorganic halide perovskites: New insight with Bayesian optimization
结构无序在金属卤化物钙钛矿中是常见的，并且对于理解这些材料的功能性质是重要的。第一性原理方法可以解决原子尺度上的结构变化，但它们往往受到缺乏表征无序所需的结构采样方案的限制。在这项工作中，在基准无机卤化物钙钛矿CsPbI $_3^{}$和CsPbBr $_3^{}$的结构无序计算研究的三个八面体倾斜角。由此产生的能量和性能的变化所描述的三维势能面（PES）和属性景观，提供贝叶斯优化结构搜索方法与集成密度泛函理论（DFT）计算。在三维搜索中，PES与约200个DFT数据点的快速收敛证明了贝叶斯优化的主动学习和策略采样的能力。进一步的分析表明，无序度随着温度的升高而增加，并揭示了在有限温度下材料的带隙是无序结构的统计平均值。
2023-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Tight-binding description of inorganic lead halide perovskites in cubic phase
针对无机卤化铅钙钛矿能带结构特性，提出基于sp3d5s*基组的标准经验紧束缚模型，实现了与DFT计算的高精度拟合，为低成本原子级模拟钙钛矿纳米结构提供了有效方法。
2021-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chemically-Localized Resonant Excitons in Silver-Pnictogen Halide Double Perovskites
具有交替的银和磷族元素阳离子的卤化物双钙钛矿是一种新兴的光吸收材料家族，其具有稳健的稳定性和可见光范围内的带隙。然而，在这些系统中的光激发的性质还没有很好地理解，限制了它们的实用性。本文采用从头算多体微扰理论，在$GW$近似下，采用Bethe-Salpeter方程方法计算了双钙钛矿系列Cs $_2$ AgBX $_6$的电子结构和光激发，其中B=Bi $^{3+}$，Sb $^{3+}$，X = Br $^-$，Cl $^-$ .我们发现，这些材料表现出强烈的本地化共振激子的能量从170至434毫电子伏以下的直接带隙。与铅基钙钛矿相比，Cs $_2$ AgBX $_6$激子被计算为非氢的，具有各向异性的有效质量并且对局部场效应敏感，这是它们的化学异质性的结果。我们的计算证明了Wannier-Mott和Elliott模型对这类双钙钛矿的局限性，并有助于对它们的光-物质相互作用进行详细的原子理解。
2021-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Mixing I and Br in Inorganic Perovskites: Atomistic Insights from Reactive Molecular Dynamics Simulations
Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）；Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）
研究通过分子动力学模拟探讨了钙钛矿相变及离子动力学，发现Br含量增加会降低钙钛矿形成立方结构的温度，通过诱导晶格应变影响相稳定性。
2024-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic Defect Diffusion in Layered CsPbBr$_\mathrm{x}$I$_\mathrm{3-x}$ Perovskites
Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）；Norwegian University of Science and Technology（挪威科技大学）；University of Twente（特文特大学）
研究通过分子动力学模拟探讨层状CsPbBr$_\mathrm{x}$I$_\mathrm{3-x}$钙钛矿中缺陷扩散的各向异性，揭示层状卤素排列对材料稳定性及缺陷迁移的调控作用。
2026-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Advances in Modelling and Simulation of Halide Perovskites for Solar Cell Applications
作为下一代太阳能电池的最有希望的候选者，超导太阳能电池（PSC）正引起人们的极大关注。这是由于它们的低成本和高功率转换效率，尽管它们的开发时间相对较短。PSC的关键成分是ABX3化学计量比的各种卤化物钙钛矿作为光吸收剂，以其优异的光电性能带来了光伏（PV）技术领域的实际突破。然而，为了在不久的将来将PSC商业化，这些材料需要进一步改进以获得更好的性能，以高效率和高稳定性为代表。与其他材料开发一样，原子建模和模拟可以在寻找新的功能卤化物钙钛矿以及揭示其材料过程和性能的潜在机制方面发挥重要作用。在这个意义上，卤化物钙钛矿的计算工作，主要集中在第一性原理的工作，审查的眼睛寻找答案，如何提高PSC的性能。具体的建模和模拟技术，以量化的卤化物钙钛矿的材料特性。最后，对该领域面临的挑战和未来的研究方向进行了展望。
2018-11-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Surface Passivation for Halide Optoelectronics: Comparing Optimization and Reactivity of Amino-Silanes with Formamidinium
本研究对比两种氨基硅烷对甲脒基卤化物钙钛矿的表面钝化效果，发现AEAPTMS工艺窗口更宽、优化后性能更高，揭示了氨基硅烷与FA⁺阳离子的反应机制，为钝化工艺优化提供依据。
2025-09-03 cond-mat.mtrl-sci
Boron Nitride Nanotube Peapod under Ultrasonic Velocity Impacts: A Fully Atomistic Molecular Dynamics Investigation
本研究利用全原子ReaxFF分子动力学模拟，考察BNNT-豆荚在1–6 km/s速度下水平和垂直撞击固体靶材的力学响应，揭示弯曲、断裂、C60弹射及形成嵌C60双层纳米带的解链行为。
2022-08-01 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic Mechanism of the Nucleation of Methylammonium Lead Iodide Perovskite from Solution
本研究通过元动力学模拟揭示溶液中MAPI钙钛矿多阶段成核的原子机制，证实一价阳离子的关键作用，为高性能钙钛矿光电器件制备提供指导。
2019-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Site dependent hydrogenation in Graphynes: A Fully Atomistic Molecular Dynamics Investigation
石墨烯是二维结构的碳同素异形体家族的通用名称，其中炔属基团连接苯环，具有sp和sp2杂化碳原子的共存。在这项工作中，我们已经调查，通过完全原子反应分子动力学模拟，动力学和结构变化的氢化的α，β，伽马石墨炔形式。我们的研究结果表明，存在不同的位点的氢键，有关的单键和三键，使氢原子纳入石墨烯膜的过程比石墨烯的复杂得多。我们的研究结果还表明，加氢反应是强烈的网站依赖性和sp-杂化的碳原子是优先网站的化学攻击。在我们的情况下，氢化的有效性（从共价键合到碳原子的氢原子的数目估计）遵循α、β、γ石墨炔结构排序。
2015-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Elasticity of Irida-graphene-based and Sun-graphene-based nanotubes: A study by fully atomistic reactive classical molecular dynamics simulations
本研究采用全反应性ReaxFF原子级经典分子动力学模拟，首次探究了不同手性、直径和长度的Irida-CNTs与Sun-CNTs在室温下的弹性特性，明确了二者的杨氏模量范围及与传统碳纳米管的差异，为纳米器件应用提供了力学依据。
2023-10-03 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Reactive Coarse Grained Force Field for Metal-Organic Frameworks applied to Modeling ZIF-8 Self-Assembly
Sorbonne Université（索邦大学）；University of Warwick（华威大学）
本文提出了一种用于金属有机框架的反应性粗粒化力场，用于建模ZIF-8的自组装过程。
2026-02-17 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
What is moving in hybrid halide perovskite solar cells?
采用钙钛矿晶体结构的有机-无机半导体扰乱了当代光化学研究的格局。本文讨论了碘化甲铵铅（CH $_3$ NH $_3$ PbI $_3$）和碘化甲脒铅（[CH（NH $_2$）$_2$ ]PbI $_3$）的内部运动，内容包括：（i）立方八面体腔中的分子转动-振动;（ii）大电子和空穴极化子的漂移和扩散;（iii）带电离子缺陷的输运。这些过程产生了一系列光伏材料的非常规特性，包括频率相关的介电常数，低电子-空穴复合率和电流-电压滞后。多尺度模拟-从电子结构，从头算分子动力学和蒙特卡罗技术-已结合中子散射和超快振动光谱，以定性的性质和运动的时间尺度。最近的实验证据和理论模型，同时在这些材料中的电子输运和离子输运已经提出，这表明他们是混合模式的导体与类似的金属氧化物钙钛矿开发的电池和燃料电池的应用。我们阐述了这些影响的光伏作用的影响。在混合钙钛矿中发现的时间行为引入了材料表征对测量的时间和长度尺度以及每个样品的历史的敏感性。这也对精确的材料和器件模拟提出了重大挑战。在这里，我们批判性地讨论了原子的起源的动态过程。
2016-02-02 cond-mat.mtrl-sci
Stability and metastability of clusters in a reactive atmosphere: theoretical evidence for unexpected stoichiometries of MgMOx
通过应用遗传算法在级联的方法，提高精度，我们计算的组成和结构的MgMOx簇在现实的温度和氧气压力。用从头算原子热力学方法确定了稳定和亚稳定体系。我们发现当x > M时，小团簇（M <= 5）处于热力学平衡。非化学计量团簇表现出独特的磁性行为，这表明通过改变环境压力和温度条件来调节磁性的可能性。此外，我们表明，密度泛函理论（DFT）与混合交换相关（xc）功能是需要准确的金属氧化物团簇的相图预测。无论是（复杂的）力场，也不DFT（半）本地xc泛函是不够的，甚至一个定性的预测。
2013-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Decoupling Electric Field and Temperature-Driven Atomistic Forming Mechanisms in TaOx/HfO2-Based ReRAMs using Reactive Molecular Dynamics Simulations
本研究通过反应分子动力学模拟，揭示TaOx/HfO2基ReRAM中电场驱动离子迁移与热激活氧空位生成共同主导的形成机制，并阐明导电细丝成核生长过程。
2025-06-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.comp-ph
On the mechanical properties of novamene: a fully atomistic molecular dynamics and DFT investigation
我们通过全原子反应分子动力学和密度泛函理论模拟，研究了最近提出的一种新的三维碳同素异形体结构Novamene的力学性能和断裂动力学。结果表明，Novamene是一种与拉伸变形有关的各向异性结构。虽然novamente与其他碳同素异形体具有一些机械特征，但它也表现出独特的特征，例如广泛的结构重建（自修复效应）。Novamene的极限强度（~ 100 GPa）值低于其他碳同素异形体，但其沿z方向的极限应变最高（~ 22.5%）。尽管杨氏模量（~ 600 GPa）和极限强度值小于其他碳同素异形体，但它们仍然优于其他材料，例如硅、钢或钛合金。关于断裂动力学，Novamene再次是各向异性的，断裂/裂纹扩展起源于X和Y方向的变形的七边形和五边形以及连接结构面的断裂sp3键。另一个有趣的特征是在最终断裂阶段形成多个和长的碳线性链。
2018-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Milled to order: toward predictive mechanochemistry of halide perovskites
Vrije Universiteit Amsterdam（阿姆斯特丹自由大学）；University of Palermo（巴勒莫大学）
本研究针对卤化物钙钛矿机械化学研磨的核心问题，提出利用机械能作为合成变量调控相选择、实现亚稳态可编程的思路，为该领域从经验性方法转向预测性科学奠定基础。
2026-08-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Stability by Design: Atomistic Insights into Hydrolysis-Driven MOF Degradation
本文通过反应分子动力学和元动力学采样研究七种锌基MOFs的水解稳定性，发现ZIFs比IRMOFs更耐水，并将水解能垒与材料物理化学描述符相关联，为碳捕集多孔材料设计提供指导。
2025-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Efficient Computation of Metal Halide Perovskites Properties using the Extended Density Functional Tight Binding: GFN1-xTB Method
近年来，用于光电应用的金属卤化物钙钛矿（MHP）由于其优异的性能而引起了科学界的关注。对它们的物理化学特性的基本了解对于提高它们的效率和稳定性至关重要。原子模拟和分子模拟分别在描述MHPs的光电性质和动力学行为方面发挥了重要作用。然而，MHP中的动力学和光电性质的复杂相互作用需要在相对大的系统中同时建模电子和离子，这需要高的计算成本，有时标准量子力学方法（例如密度泛函理论（DFT））负担不起。在这里，我们探讨了最近开发的密度泛函紧束缚（DFTB）方法，GFN 1-xTB，模拟MHP的适用性，目的是探索一种有效的替代DFT。GFN 1-xTB的性能计算结构，振动和光电性能的几个MHP的基准对实验和DFT计算。在一般情况下，这种方法产生准确的预测的许多性质的研究MHP，这是可比的DFT和实验。然而，我们也确定了一些缺点，与特定的几何形状和化学成分。尽管如此，我们认为GFN 1-xTB的可调性是解决任何观察到的问题的关键，我们提出了具体的目标，其改进将使这种方法成为研究MHP及其他问题的强大计算工具。
2021-04-05 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Strain-induced metallization and defect suppression at zipper-like interdigitated atomically thin interfaces enabling high-efficiency halide perovskite solar cells
卤化物钙钛矿光吸收剂对于光致发光具有很大的优点，例如有效的太阳能吸收，但是在与电子输运层（ETL）的界面处的电荷积累和复合仍然是实现其全部潜力的主要挑战。在这里，我们报告了实验实现的拉链状交叉的界面之间的铅基卤化物钙钛矿光吸收剂和氧化物ETL的PbO盖帽的ETL表面，产生原子级薄的二维金属层，可以显着提高钙钛矿/ETL电荷提取过程。作为新兴的二维界面金属性的原子起源，第一性原理计算上进行的代表性MAPbI $_3$ /TiO $_2$界面识别的拉伸I-取代Pb键（从而Pb-I-Pb键桥MAPbI $_3$和TiO $_2$）和收缩的取代Pb-O键的同时形成引起的界面应变。直接和间接的实验证据界面金属状态的存在下提供的，和非常规的缺陷钝化性质的应变叉指型钙钛矿/ETL接口被强调。实验证明，PbO盖帽方法通常适用于其他ETL材料，包括ZnO和SrTiO $_3$，并且拉链状的叉指型金属界面导致电荷提取率增加约两倍。最后，在光伏效率方面，我们观察到一个火山型的行为与最高的性能实现在单层水平的PbO盖帽。本文所建立的方法可能被证明是实现高性能钙钛矿太阳能电池的通用界面工程方法。
2020-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phase transitions in inorganic halide perovskites from machine learning potentials
本研究利用机器学习势系统分析CsPbX3无机卤化物钙钛矿的相变，发现速率低于30 K/ns且尺寸达数万原子时收敛，并评估不同泛函对相变温度和晶格参数的预测精度，为相关模拟提供指导。
2023-01-09 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
On the atomistic energetics of carbon nanotube collapse from AIREBO potential
采用基于自适应分子间反应经验键级（AIREBO）的分子动力学模拟研究了静水压诱导单壁和双壁碳纳米管的塌缩.它揭示了扭转项，这是一个特定的潜在成分涉及的AIREBO计划，在稳定完全塌陷的碳纳米管的横截面中起着至关重要的作用。还阐明了沿加载-卸载曲线的横截面变形的演变，显示出对外碳壁上的结构缺陷的存在的强烈依赖性。
2018-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Approaching the limits of optoelectronic performance in mixed cation mixed halide perovskites by controlling surface recombination
我们证明了表面复合在混合阳离子，混合卤化物钙钛矿，FA0.83Cs0.17Pb（I0.85Br0.15）3的关键作用。通过用可聚合的路易斯碱（3-氨丙基）三甲氧基硅烷（APTMS）钝化非辐射缺陷，我们转变这些薄膜。我们证明了平均少数载流子寿命> 4 μs，几乎单指数单分子PL衰减，以及伴随的高外部光致发光量子效率（> 20%，对应于最大理论准费米能级分裂的~97%）在低激发注量。我们使用多机构交叉验证的XPS和UPS测量确认了FA 0. 83 Cs 0. 17 Pb（I 0. 85 Br 0. 15）3钙钛矿的组成和价带边缘位置。我们将APTMS表面钝化扩展到更高的带隙双阳离子（FA，Cs）组合物（1.7 eV，1.75 eV和1.8 eV）以及广泛使用的三重阳离子（FA，MA，Cs）组合物，并观察表面钝化后显着的PL和PL寿命的改善。最后，我们证明了FA0.83Cs0.17Pb（I0.85Br0.15）3的平均表面复合速度（SRV）从~1000 cm/s降低到~10 cm/s后APTMS钝化。我们的研究结果表明，表面介导的复合是主要的非辐射损耗途径在MA-免费的混合阳离子混合卤化物膜具有一系列不同的带隙，这是一个问题，观察到广泛的钙钛矿活性层和反应性电接触。这项研究表明，表面钝化和接触工程将使这些材料的近理论器件效率。
2020-06-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
On the Elastic Properties and Fracture Patterns of MoX2 (X = S, Se, Te) Membranes: A Reactive Molecular Dynamics Study
采用全原子反应分子动力学模拟，在Stillinger-Weber势框架下，研究了过渡金属二硫属化物（TMD）MoX 2（X=S，Se，Te）膜在2 H和1 T相的弹性性质和断裂模式.结果表明，这些膜的断裂机制发生通过快速裂纹扩展，然后突然破裂成部分。作为一个总的趋势，硫族元素原子在1 T相中的平移排列有助于降低其结构稳定性时，与2 H的一个。在本文研究的TMD中，2 H-MoSe 2具有较高的拉伸强度（25.98 GPa）。
2020-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomistic Computational Modeling of Temperature Effects in Fracture Toughness and Degradation of Penta-graphene Monolayer
具有类似于开罗五边形镶嵌的碳原子的特定且独特的2D排列的新型碳同素异形体，具有$sp^{3}$和$sp^{2}$杂化碳原子的相互作用，被称为五石墨烯（PG）。先前的理论研究表明，PG单分子膜是机械和化学稳定的，也具有大的带隙$3.25eV$。这种具有独特的碳原子网络排列（非共面五边形）的新碳同素异形体是本工作理论研究的重点。采用非平衡态分子动力学模拟方法，结合反应型现代力场ReaxFF，对高温条件下五元石墨烯单层的纳米结构、动力学和力学性质进行了计算模拟。在我们的结果中，我们获得了温度对高达$2000K$的五-石墨烯单层的机械性能的影响，其中我们的结果表明，应变速率对机械性能具有强烈的影响，其中$67$减小，$ 227.15 - 154.76GPa.nm $的极限拉伸强度（UTS）$ 35.88 - 11.83GPa.nm $和杨氏模量（$Y_{Mod}$）减小。在这项工作中，我们还计算了在温度变化的$10K$高达$2000K$的五-石墨烯单层的反应性降解。因此，我们的平均值表明，五-石墨烯单层损失原子配置与温度效应高达$600K$，其中单层显示纳米结构过渡与几个石墨烯岛，大区域的孔隙度，小的1D碳链，以及负弯曲层。
2021-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Structural characterization and bonding energy analysis for plasma-activated bonding of SiCN films: A reactive molecular dynamics study
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
Absence of a pressure gap and atomistic mechanism of the oxidation of pure Co nanoparticles
我们提出了一个详细的原子图片的Co纳米粒子的氧化机制及其对磁性的影响，通过实验以下的演变的结构，化学成分，和磁性的个人，气相生长的Co纳米粒子在受控氧化。早期氧化发生在两步过程中，其特征在于：（i）初始形成随机分布在纳米颗粒表面的小CoO微晶，直到它们的聚结导致氧化物壳的结构完整和金属核的钝化;（ii）CoO壳逐渐转化为Co 3 O 4，伴随着由于纳米级Kirkendall效应而形成的空隙。Co纳米颗粒在阶段（i）期间保持对氧的高度反应性，证明不存在压力间隙，由此假定在低压下的低反应性。我们的研究结果提供了一个重要的基准，为更好地了解氧化钴纳米粒子的磁性，其催化反应中的性能具有潜在的影响。
2022-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ab initio approach for thermodynamic surface phases with full consideration of anharmonic effects -- the example of hydrogen at Si(100)
反应环境中表面结构的可靠描述对于理解材料功能至关重要。本文提出了一种复制交换巨正则系综分子动力学（REGC-MD）的第一性原理理论，并将其应用于评价反应气相环境中表面的相平衡。我们确定了不同的表面相和定位相边界，包括三重和临界点。通过解决与氢气气氛接触的Si（100）表面的未决问题来证明该方法。在300 ~ 1 000 K温度范围内，我们发现了25种不同的热稳定表面相，并给出了微观描述。大多数已确定的阶段，包括一些有序-无序相变，尚未被实验观察到。的REGC-MD衍生的相图显示出显着的，定性的差异，由国家的最先进的“从头算原子热力学”的方法的描述。
2022-02-02 cond-mat.mtrl-sci
On the Thermomechanical Properties and Fracture Patterns of the Novel Nonbenzenoid Carbon Allotrope (Biphenylene Network): A Reactive Molecular Dynamics Study
University of Brasília（巴西利亚大学）
本研究通过ReaxFF分子动力学模拟，探究新型二维碳同素异形体联苯网络（BPN）的热机械性能与断裂模式，揭示其拉伸过程的多形貌转变及与石墨烯的性能异同。
2021-09-23 cond-mat.mtrl-sci
MACE Foundation Models for Lattice Dynamics: A Benchmark Study on Double Halide Perovskites
本文基于约2000种立方卤化物双钙钛矿的 DFT 数据库，基准评估四种 MACE 基础模型预测动力学稳定性的能力，并揭示力误差经 Hessian 矩阵放大是主要误差来源。
2025-10-21 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
A Computational Study On the Mechanical Properties of Pentahexoctite Single-layer: Combining DFT and Classical Molecular Dynamics Simulations
旨在设计新的碳的同素异形体形式的研究受到了广泛关注。最近，理论上提出了一种新的二维石墨烯类同素异形体，命名为Pentahexoctite。Pentahexoctite具有金属特征，其结构由具有sp2杂化的连续5-6-8个碳原子环组成。本文采用反应（ReaxFF）分子动力学（MD）和密度泛函理论（DFT）相结合的方法，对Pentahexoctite单分子层的弹性性质和断裂模式进行了全原子计算模拟.结果显示杨氏模量为0.74 TPa，小于石墨烯的杨氏模量（约1.0 TPa）。Pentahexoctite单层，当受到一个临界应变，直接从弹性到完全断裂的制度。这一过程发生在这两个制度之间没有塑性阶段。重要的是，石墨烯呈现出类似的断裂过程。用密度泛函理论和分子动力学方法计算的弹性性质符合得很好。关键词：反应分子动力学，密度泛函理论，力学性能，碳同素异形体，
2022-07-20 cond-mat.mtrl-sci
First-Principles and Reactive Molecular Dynamics Study of the Elastic Properties of Pentahexoctite-based Nanotubes
本文结合 ReaxFF 分子动力学与 DFT 方法，系统研究了五-六-八元环碳纳米管的弹性质和断裂行为，揭示其在大拉伸应变下呈现无塑性阶段的脆性断裂特征，并分析了管径和温度的影响。
2023-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fully Atomistic Molecular Dynamics Simulations of Elastic Properties of Tetragraphene Monolayer
最近提出了一种称为tetrahexcarbon的准2D半导体碳同素异形体，也称为tetragraphene，具有结合正方形和六边形环的不寻常结构。基于第一性原理密度泛函理论（DFT）计算，预测了四石墨烯的力学和电子性质。然而，对其在不同温度下的力学行为的全面研究仍然缺乏。在这项工作中，使用完全原子反应分子动力学（MD）模拟，我们调查的单层四石墨烯拉伸应变下的力学性能从线性政权到完整的结构故障（断裂）。考虑了不同的温度，并将结果与其他两种已知的平面碳同素异形体：石墨烯和五石墨烯进行了比较。一个有趣的结果是，通过温度或张力的施加，四石墨烯经历了从结晶到无定形结构的转变。在室温下，四元石墨烯的两个正交晶胞方向的临界应变分别为38%和30%，高于石墨烯和五元石墨烯的临界应变。在室温下，四石墨烯沿其方向的杨氏模量值比石墨烯的杨氏模量值小三至六倍，并且是五石墨烯的杨氏模量值的约57%。沿两个方向的四石墨烯的极限拉伸强度值，也被证明是小于石墨烯和五石墨烯。
2022-07-20 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
On the Mechanical Properties of Popgraphene-based Nanotubes: a Reactive Molecular Dynamics Study
碳基管状材料在未来的电子和光电子器件应用中引起了极大的兴趣。在这项工作中，我们计算研究了从popgraphene（PopNTs）产生的纳米管的机械性能。Popgraphene是由$5-8-5$环组成的2D碳同素异形体。我们进行了完全原子反应（ReaxFF）分子动力学PopNTs的不同手性（$(n,0)$和$(0,n)$）和/或直径和在不同的温度（从300至1200 K）。结果表明，该管是热稳定的（至少高达1200 K）。所有管呈现出准线性行为的应力/应变曲线，随后是应力值的突然下降。有趣的是，扶手椅样PopNT（$(0,n)$）可以承受更高的应变负荷断裂前相比，像橡皮筋一样的（$(n,0)$）。此外，得到的杨氏模量（$Y_{Mod}$）（750-900 GPa）和极限强度（$σ_{US}$）（120-150 GPa）值类似于常规扶手椅和锯齿形碳纳米管所报道的值。PopNT获得的$Y_{Mod}$值与温度无关。虽然$(0,n)$的$σ_{US}$值显示出与温度的准线性相关性，但$(n,0)$没有表现出明显的趋势。
2020-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exploring the Elastic Properties and Fracture Patterns of Me-Graphene Monolayers and Nanotubes through Reactive Molecular Dynamics Simulations
University of Brasília（巴西利亚大学）；Federal Institute of Education, Science and Technology of Piauí – IFPI（皮奥伊联邦教育、科学和技术学院）；Applied Physics Department, “Gleb Wataghin” Institute of Physics - IFGW, University of Campinas – UNICAMP（坎皮纳斯大学格莱布·瓦塔金物理研究所应用物理系）；Department of Physics, Federal University of Piauí（皮奥伊联邦大学物理系）；Center for Computing in Engineering & Sciences, Unicamp（坎皮纳斯大学工程与科学计算中心）；University of Brasília, Institute of Physics（巴西利亚大学物理研究所）
本研究利用Tersoff力场的反应分子动力学模拟，探究新型二维碳同素异形体Me-Graphene单层及纳米管的力学性能与断裂模式，明确了其杨氏模量范围及无塑性阶段的直接断裂特性。
2023-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Towards the optimization of a perovskite-based room temperature ozone sensor: A multifaceted approach in pursuit of sensitivity, stability, and understanding of mechanism
Institute of Electronic Structure and Laser Foundation for Research and Technology-Hellas（希腊研究基金会电子结构与激光研究所）；Department of Chemistry University of Crete（克里特大学化学系）；Department of Material Science and Technology University of Crete（克里特大学材料科学与技术系）；Department of Chemistry Aristotle University of Thessaloniki（塞萨洛尼基亚里士多德大学化学系）
本研究通过优化钙钛矿材料的卤化物组成和Mn掺杂水平，提升室温臭氧传感器的灵敏度、稳定性和机制理解，推动气体传感器技术的发展。
2024-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Ion-beam sputtering of NiO hole transporting layers for p-i-n halide perovskite solar cells
本研究开发了反应离子束溅射NiO工艺用于p-i-n钙钛矿太阳能电池空穴传输层，通过后处理退火优化薄膜性能，使器件PCE提升至20.14%，并成功应用于大面积模块和柔性基底。
2023-06-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Atomistic insights on prebiotic phosphorylation of methanol from Schreibersite (Fe2NiP) corrosion: ab-initio computational study
本研究利用周期性密度泛函理论计算，揭示了铁陨石矿物Schreibersite通过促进甲醇和水的去质子化引发腐蚀，进而热力学上有利于生成磷酸盐和磷酸甲酯，为磷的预生物起源提供了原子级机制洞察。
2025-03-24 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Composition Effects on Ni/Al Reactive Multilayers: A Comprehensive Study of Mechanical Properties, Reaction Dynamics and Phase Evolution
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）
研究镍/铝多层材料中组成变化对机械性能和反应动力学的影响，通过纳米压痕测试和燃烧实验分析其性能，并利用分子动力学模拟揭示相演变的非平衡过程。
2025-02-04 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Agent-E2MD: Autonomous Translation of Interatomic Potential Equations into Physically Validated Pair Styles for Molecular Dynamics in LAMMPS
University of Illinois Chicago（伊利诺伊大学芝加哥分校）；Center for Nanoscale Materials, Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室纳米材料中心）
Agent-E2MD提出一种知识引导的智能体工作流，将原子间势方程自动翻译为LAMMPS pair style，并通过七个材料-势组合验证，实现了从模型定义到物理验证的自动化，弥合了AI势发现与生产模拟的鸿沟。
2026-09-23 cond-mat.mtrl-sci
A Reactive Molecular Dynamics Study of Hydrogenation on Diamond Surfaces
氢化金刚石被认为是一种有前途的电子器件材料，特别是场效应晶体管（FET）。然而，金刚石氢化的质量尚未确定，也没有提供最佳氢覆盖的特定取向。此外，文献中的大多数理论工作使用具有100%氢化金刚石表面的模型来研究电子性质，这与实验观察到的氢覆盖率相差甚远。在这项工作中，我们进行了详细的研究，使用全原子反应分子动力学（MD）模拟低指数金刚石表面，即（001），（013），（110），（113）和（111），以评估不同的金刚石表面的质量和氢化阈值及其对电子性能的可能影响。我们的模拟结果表明，在这些表面中，由于末端氢原子之间的空间排斥作用，很难实现100%的表面氢化。在所有考虑的表面中，（001）、（110）和（113）表面结合了大量的氢原子，并钝化了表面悬挂键。我们对氢稳定性的研究结果还表明，这些具有最佳氢覆盖率的表面在极端条件下是稳健的，并且可以在金刚石表面提供均匀的p型表面导电性，这是高场高频器件应用的关键要求。
2021-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Atomistic mechanisms of oxidation and chlorine corrosion in Ni-based superalloys: The role of boron and light interstitial segregation
本文通过混合蒙特卡洛与分子动力学模拟，揭示了硼和氧等轻间隙原子在镍基高温合金氧化和氯腐蚀中重塑元素偏析、稳定氧化物网络的作用，并确定Nb为增强抗卤素腐蚀内聚力的关键元素。
2025-09-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Mechanical Response of Pentadiamond: A DFT and Molecular Dynamics Study
五金刚石是最近提出的一种新的碳同素异形体，由五角环网络组成，其中存在sp $^2$和sp $^3$杂化。在这项工作中，我们研究的机械和电子性能，以及，五金刚石的热稳定性，使用DFT和全原子反应分子动力学（MD）模拟。我们还研究了它的性质超出弹性制度的三种不同的变形模式：压缩，拉伸和剪切。五金刚石的压缩变形下的行为表现出强烈的波动的原子位置，这是负责应变软化超过线性政权，其特征在于塑性流动的应变。随着温度的升高，杨氏模量值降低，但这种变化（直到300 K）小于10%（从347.5 GPa到313.6 GPa），但断裂应变非常敏感，从1 K时的$\sim$ 44%变化到300 K时的$\sim$ 5%。
2021-05-05 cond-mat.mtrl-sci
Robust and effective ab initio molecular dynamics simulations on the GPU cloud infrastructure using the Schrödinger Materials Science Suite
本文在Schrödinger Materials Science Suite中实现了GPU加速、自动重启续算和壁面势约束，使AIMD模拟在云瞬时服务器上每天至少完成1000步，并在锂负极界面和铁晶界氢扩散等体系中验证了显著加速效果。
2024-06-25 cond-mat.mtrl-sci
A Reactive Molecular Dynamics Study on the Mechanical Properties of a Recently Synthesized Amorphous Carbon Monolayer Converted into a Nanotube/Nanoscroll
University of Brasília（巴西利亚大学）；University of Campinas（坎皮纳斯大学）
本研究通过反应分子动力学模拟，对比了本征与无定形碳纳米管、纳米卷的力学性能和热稳定性，揭示了结构无序对其力学行为和拓扑作用的影响规律。
2020-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mixture of Experts Framework in Machine Learning Interatomic Potentials for Atomistic Simulations
Department of Materials Science and Engineering, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, USA（材料科学与工程系，麻省理工学院，剑桥，马萨诸塞州，美国）；John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University, Cambridge, MA, USA（约翰·A·波尔森工程与应用科学学院，哈佛大学，剑桥，马萨诸塞州，美国）；Robert Bosch LLC Research and Technology Center, Watertown, MA, USA（罗伯特·博世 LLC 研究与技术中心，沃特敦，马萨诸塞州，美国）
本文提出一种基于E(3)等价Allegro架构的多保真度专家混合框架，用于提升原子模拟的计算效率与精度，通过在不同区域分配不同能力的模型，解决界面机械不匹配问题，验证了其在Pt+CO催化系统中的有效性。
2026-04-28 cond-mat.mtrl-sci cs.LG physics.comp-ph
First-Principles Atomistic Structure and Dynamics of Polyethylene During High-Pressure Radical Polymerization via Machine Learning Force Fields
University of North Texas（北得克萨斯大学）；Lehigh University（理海大学）
该研究结合深度势机器学习力场与第一性原理DFT，探究高压自由基聚合下PE低聚物与聚合物的结构动力学，证实模型可推广至长链，为基于第一性原理的聚合物预测奠定基础。
2026-08-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Bottom-Up Prediction of Amorphous Poly(1,3-dioxolane) using Ab Initio Reactive Machine-Learning Force Fields
University of North Texas（北德克萨斯大学）
本研究利用AI加速的从头算自下而上框架，结合机器学习力场模拟pDXL活性聚合，预测其无定形微结构，并解析衍射信号为单体与聚合物两种模式，为实验验证奠定基础。
2026-10-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
