Strain Modulated Catalytic Activity of Pt2XSe3 (X = Hg, Zn) for Hydrogen Evolution Reaction
本研究通过从头算模拟发现，Pt2XSe3（X=Hg， Zn）中Hg和Zn位点在酸性环境中具有最佳HER活性，且3%压缩应变可实现近热中性吸附，应变工程是调控其催化活性的有效策略。
2025-05-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.chem-ph
Single Alloy Nanoparticle X-Ray Imaging during a Catalytic Reaction
活性纳米颗粒的成像是解码非均相催化剂动力学的里程碑。我们报告的小平面分辨，表面应变状态的单一PtRh合金纳米粒子SrTiO 3确定的催化反应条件下的相干X射线衍射成像。密度泛函理论计算使我们能够关联的小平面表面应变状态，其反应环境依赖的化学成分。我们发现，最初的Pt终止的纳米颗粒表面得到Rh富集CO氧化反应条件下。局部组合物是刻面取向依赖性和Rh富集是不可逆的后续CO还原。在操作条件下跟踪小平面分辨应变和组成对于合理设计具有定制活性、选择性和寿命的更有效的非均相催化剂至关重要。
2021-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theoretical Modeling of Tribochemical Reaction on Pt and Au Contacts: Mechanical Load and Catalysis
微机电系统和纳米机电系统（MEMS和NEMS）晶体管被认为是有前途的尺寸减小和功率最大化的电子器件。然而，由于对表面触点的机械负载而形成的摩擦聚合物显著地影响触点之间的导电性。这是一个具有挑战性的问题，阻止了这些其他有前途的设备的广泛实际使用。在这里，我们使用密度泛函理论（DFT）研究摩擦聚合物的形成机制，包括正常的机械负载，催化作用，以及金属接触的电化学效应。选择苯作为背景气体，因为它是最常见和最严重的烃类污染物之一。考虑了两种吸附情况：一种是苯在活性金属Pt（111）表面上的吸附，另一种是苯在贵金属Au（111）表面上的吸附。我们表明，摩擦聚合物的形成是由机械负荷和接触的催化作用引起的。首先，苯分子被吸附在Pt表面上。然后，由于Pt接触的闭合，应力被施加到吸附物，使得C-H键更脆弱。随着应力的进一步增加，H原子被压靠近Pt衬底并开始与Pt原子键合。因此，Pt充当催化剂，加速脱氢过程。当在触点两端施加电压时，催化效果通过电化学增强。最后，由于H原子的损失，C原子变得更具反应性并连接在一起或堆积形成摩擦聚合物。通过了解这些机制，我们提供指导设计策略，抑制摩擦聚合物的形成。
2015-11-11 cond-mat.mtrl-sci
Effects of applied mechanical strain on vacancy clustering in FCC Ni
采用分子动力学模拟研究了面心立方（FCC）Ni在机械应变下辐照诱导空位的演化。施加的流体静力应变导致不同的稳定形式的空位簇，即，在应变>= +2%下的空隙和在应变<= 0下的堆垛层错四面体（SFT）。SFT和空洞之间的直接转变表明，增加应变幅度有利于热力学稳定性和动力学演化。计算得到的自由能差能很好地验证了热力学模拟结果，表明熵的贡献对FCC Ni中空位团簇的热力学稳定性起着重要作用.
2020-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical realization of hybrid Weyl state and associated high catalytic performance for hydrogen evolution in NiSi
对于电化学析氢反应（HER），开发高性能的不含贵金属的催化剂是当前的研究热点。在此，我们展示了基于混合外尔态拓扑工程的镍基材料HER催化增强的可行性。通过对14万种材料的高通量计算筛选，我们发现手性化合物NiSi是一种杂化Weyl半金属（WSM），在费米能级附近显示出I型和II型Weyl节点和长的表面费米弧。有足够的证据表明，拓扑载流子参与了HER过程，并使NiSi的特定表面具有较高的活性，吉布斯自由能接近于零（0.07 eV），甚至低于Pt，位于火山图的顶部。这项工作开辟了一个新的常规开发不含贵金属HER催化剂通过拓扑工程，而不是传统的缺陷工程，掺杂工程，或应变工程。
2021-12-23 cond-mat.mtrl-sci
On the Role of Elastic Strain on Electrocatalysis of Oxygen Reduction Reaction on Pt
通过对Pt-Cu薄膜进行去合金化处理，研究了弹性应变对Pt催化氧还原反应活性的影响，并实时测量了（111）织构PtCu（1：1，atom %）薄膜电极电化学去合金化过程中去合金层的应力变化和Cu的去除量.原位应力测量使用的微扰偏转方法和纳米重量测量使用电化学石英晶体纳米天平。在通过相对于标准氢电极在-0.05至1.15V之间的连续伏安扫描进行去合金化时，在薄膜PtCu电极表面处的去合金化Pt层中产生压应力。与多晶Pt相比，去合金化的膜还表现出对ORR的增强的催化活性。原位纳米重量测量显示，去合金化Cu的质量为约210 +/-46 ng/cm 2，其对应于1.2 +/-0.3单层或0.16 +/-0.04 nm的去合金化层厚度。去合金层中的平均双轴应力估计为4.95 +/- 1.3 GPa，其对应于1.47 +/-0.4%的弹性应变。此外，密度泛函理论计算已经进行了双轴应变Pt（111）表面上的应变对其ORR活性的影响进行了表征，由于弹性应变的极限电位的预测移动被发现是在良好的协议与实验移动的循环伏安图的脱合金的PtCu薄膜电极。
2015-11-08 cond-mat.mtrl-sci
Mechanical Strain Effects on Black Phosphorus Nanoresonators
利用经典分子动力学方法研究了不同温度下机械应变对单层黑磷纳米谐振器的影响。我们发现，由于其固有的褶皱配置的黑磷的谐振频率是高度各向异性的，并且在室温下，在扶手椅方向的品质因数高于在锯齿形方向。的品质因数也被发现本质上大于石墨烯和二硫化钼纳米谐振器。通过施加拉伸应变，品质因数可以增加两倍以上，其中在扶手椅方向上的单轴应变是最有效的。然而，由于在大应变下的非线性效应，品质因数增加存在上限，之后品质因数减小。沿Z字形方向拉伸引起的非线性效应较强，导致品质因数增强的最大应变较小。
2015-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Effects of intrinsic strain on the structural stability and mechanical properties of phosphorene nanotubes
使用分子动力学（MD）模拟，我们探讨了磷烯纳米管（PNT）的结构稳定性和机械完整性，在管状PNT结构中的固有应变起着重要的作用。有人提出，大直径扶手椅型PNTs（armPNTs）的原子结构可以在较高的温度下保持稳定，但在环向方向上的高本征应变使锯齿形PNTs（zigPNTs）不太有利。PNTs的力学性能，包括杨氏模量和断裂强度，对直径敏感，表现出尺寸依赖性。提出了一个简单的模型来表达的杨氏模量的内在轴向应变，这反过来又取决于直径的PNTs的函数。此外，臂形碳纳米管的压缩屈曲是长度相关的，随着直径/长度比的增大，其失稳模式由柱屈曲向壳屈曲过渡。
2016-01-14 cond-mat.mtrl-sci
Unusual anisotropic response of the charge carrier mobility to uniaxial mechanical strain in Rubrene crystals
本文系统地研究了Rubrene单晶在单轴机械应变下的电荷输运，在平行或垂直于电流方向的拉伸和压缩应变下，在晶体的两个面内输运方向上。陷阱态密度保持不变。场效应迁移率作为分子间输运的基准数据，发现随着压缩应变而增加，反之亦然，其幅度为-1.5 cm 2/Vs/ %应变，与输运方向无关。一个非常显著的结果是当晶体垂直于输运方向应变时迁移率的变化。虽然这种增强可以从改进的波函数重叠定量地解释，但垂直方向上的流动性提高得更多，这与基于后期扩展和通常的泊松比的简单几何考虑相反。这一结果强调了有机分子晶体中应力引起的动力学波函数重叠变化的中心作用。
2016-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and magnetic properties of silicene monolayer under bi-axial mechanical strain: a first-principles study
二维范德华异质结构的电子和磁性的机械控制为自旋电子学和信息相关技术的进一步发展提供了新的可能性。利用密度泛函理论研究了含铬原子的硅烯单分子膜在小双轴应变（$-6\%< ε< 8\%$）作用下的结构、电子和磁性.我们的研究结果表明，没有应变的Cr掺杂硅烯纳米片具有磁性金属，半金属或半导体性质取决于类型的取代。我们还表明，与单体和垂直二聚体取代的磁矩变化非常弱的应变。然而，与水平二聚体取代相关的磁矩降低时，无论是压缩或拉伸应变施加到系统。此外，我们发现，最大的半导体带隙约为0.13 eV的零应变下的垂直铬掺杂硅烯。最后，双轴压缩应变导致Cr垂直二聚体取代的磁矩的不规则变化。
2022-02-22 cond-mat.mtrl-sci
The role of zero-point effects in catalytic reactions involving hydrogen
根据量子力学的海森堡不确定原理，被束缚势定域在空间中的粒子必须具有有限的动量分布。这导致，即使在最低可能的能量状态下，振动，从而导致所谓的零点能量。对于化学结合的氢，零点能可能相当大。例如，对于一个自由H_2分子，它是0.26 eV，这在化学领域是一个重要的值，其中通常0.1 eV/atom（或2.3 kcal/mol）数量级的能量决定了化学反应是否以可感知的速率发生。然而，在许多理论研究中，涉及氢的化学反应动力学被经典或准经典地处理，假设H核的量子力学性质，即零点效应，不会强烈影响相关的物理或化学性质。在本文中，我们表明，这种假设是不合理的。我们将证明，对于非常基本和基本的催化反应步骤，即分子氢在过渡金属表面的解离吸附及其时间逆过程，缔合解吸，零点效应不仅可以定量地，甚至定性地影响化学过程和速率。我们的计算（用量子力学方法处理电子和H核）确定了H_2-表面相互作用产生的附加零点效应的重要性，以及H-H伸缩振动的能量如何转移到这些效应中，反之亦然。
1997-02-11 cond-mat.mtrl-sci
Reconfigurable Strain Gradient Polarity in Crystalline Oxide Nanomembranes for Controlled Bending of Functional Materials
Stanford Institute for Materials and Energy Sciences, SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福材料能源科学研究所，SLAC国家加速器实验室）；Department of Applied Physics, Stanford University（斯坦福大学应用物理系）；Department of Physics, Stanford University（斯坦福大学物理系）
利用单晶锰矿纳米膜制备可切换双稳态纳米鼓，通过控制应变梯度极性实现0.01%至1%的应变变化，为氧化物膜应用提供机械框架。
2026-06-11 cond-mat.mtrl-sci
Atomic Scale Insights Into The Mechanical Characteristics of Monolayer 1T-Titanium Disulphide: A Molecular Dynamics Study
在这项工作中，我们报告的力学响应和断裂行为的原始和有缺陷的单层1 T-二硫化钛使用经典的分子动力学模拟。研究了温度、应变速率和缺陷率对该合金扶手椅形和锯齿形单向拉伸性能的影响。我们发现，单层TiS 2显示各向同性的单轴拉伸性能，但破坏应变是在锯齿形方向大于扶手椅方向。我们还观察到的极限拉伸强度，破坏应变和杨氏模量与温度和缺陷率呈负相关。结果表明，应变速率对单层TiS 2的弹性模量没有影响，但较高的应变速率导致较高的极限拉伸强度和破坏应变。
2020-03-17 cond-mat.mtrl-sci
Superior mechanical flexibility and strained-engineered direct-indirect band gap transition of green phosphorene
最近，一个全新的磷同素异形体称为绿色磷已被预测，其直接带隙高达2.4 eV，其单层形式称为绿色磷烯显示出高稳定性。本文研究了绿色磷烯在两个垂直面内方向上的力学性质和单轴应变对电子能带结构的影响。值得注意的是，我们发现，这种材料可以维持在扶手椅方向的拉伸应变高达35%的阈值，这是大于黑色磷烯，这表明绿色磷烯更皱。计算结果还表明，Z字形方向的杨氏模量和泊松比比是扶手椅方向的四倍，这证实了材料的各向异性。此外，单轴应变可以触发绿色磷烯的直接-间接带隙转变，并揭示了带隙转变的临界应变。
2018-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Role of Strain on Electronic and Mechanical Response of Semiconducting Transition-Metal Dichalcogenide Monolayers: an ab-initio study
采用基于密度泛函理论的完全相对论第一性原理计算，研究了单层过渡金属二硫属化合物MX 2（M=Mo，W，Sn，Hf，X=S，Se，Te）的电子结构和弹性性质.我们专注于应变的能带结构的作用和跨系列的二维材料的能带排列。我们发现，应变对带隙有显着的影响;双轴应变为1%的2 H结构中的带隙降低，由尽可能多的0.2 eV的MoS 2和WS 2，而增加它的1 T材料。这些结果表明，应变是一个强大的途径，以调节其性能，例如，应变能够形成，否则不可能，打破间隙异质结构内的2 H类。这些计算提供了洞察力和定量信息的异质结的合理发展的基础上，这些类的材料占应变的影响。
2013-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Enhancing Perovskite Electrocatalysis through Strain Tuning of the Oxygen Deficiency
过渡金属氧化物中的氧空位促进了对能量储存和产生至关重要的催化作用。然而，已经证明难以在诸如金属-空气电池和便携式燃料电池的装置中操作所需的较低温度下促进空位。在这里，我们使用钙钛矿基钴酸锶（SrCoOx）的薄膜来表明，外延应变是一个强大的工具，对操纵的氧含量的条件下，与析氧反应一致，产生越来越多的缺氧状态的钴酸盐通常会被完全氧化的环境。通过拉伸应变产生的额外的氧空位将钴酸盐对这一重要反应的催化活性提高了一个数量级以上，相当于贵金属催化剂，包括IrO 2。我们的研究结果表明，这些氧化物中的应变可以决定氧的化学计量独立于环境条件，允许前所未有的控制氧空位在催化附近的室温。
2016-06-07 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic-Field-Controlled Twin Boundaries Motion and Giant Magneto-Mechanical Effects in Ni-Mn-Ga Shape Memory Alloy
最近，一些研究小组报道了在一些非化学计量的Ni-Mn-Ga合金中观察到超过5%的超大磁应变效应，接近马氏体晶格的四方形纵横比所期望的5.78%的值。新的Ni-Mn-Ga合金表现出巨磁应变效应，同时显示出一些有趣的物理效应和一些新的行为的磁性和机械性能，这是非常不同的，从早期观察到的Ni-Mn-Ga显示较低的磁应变效应。本文报道了几种铁磁记忆合金的一些新的实验结果和描述大磁应变效应及主要力学和磁性能的定量模型。本文讨论了模型在非化学计量比Ni-Mn-Ga合金巨磁应变效应研究中的应用。
2000-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Application-oriented strain-hardening engineering of high-manganese steels
高锰钢（HMnS）出色的机械性能是其高应变硬化性的结果。这是由动力回复的强烈抑制，主要的平面滑移，以及其他变形机制的激活，如相变诱导塑性（TRIP）和孪生诱导塑性（TSTK）。然而，取决于最终应用，对HMnS的机械性能的强烈不同的要求是相关的。为了针对特定应用设计HMnS，需要考虑允许预测最终机械性能的加工条件下的多尺度材料模拟，即基于集成计算材料工程（ICME）的应变硬化工程。在这项工作中，我们提出了一种方法，采用合金选择的堆垛层错能计算，这使得激活/抑制特定的变形机制。定制制造，例如通过热机械处理、剧烈塑性形变或增材制造，提供了在加工期间和之后利用应变硬化性来限定机械性能的可能性。将讨论合金和工艺设计的计算方法。
2019-09-18 cond-mat.mtrl-sci
Superior mechanical flexibility of phosphorene and few-layer black phosphorus
最近制备的二维（2D）磷烯晶体结构在电子学应用中显示出巨大的潜力。机械应变被证明能够显着修改磷烯和少层黑磷的电子性质。在这项工作中，我们采用第一性原理密度泛函理论计算，探讨磷烯的机械性能，包括理想的拉伸强度和临界应变。结果表明，单层磷烯在Z字形和扶手椅方向上分别可以承受27%和30%的拉伸应变。磷烯的这种巨大的应变极限是由于其独特的褶皱晶体结构。我们发现，在扶手椅方向上施加的拉伸应变拉伸了磷烯的褶皱，而不是显着延长P-P键长。折衷的二面角显著地减少了所需的应变能。与石墨烯等其他2D材料相比，磷烯表现出优异的柔性，杨氏模量小一个数量级。这在实际的大应变工程中特别有用。此外，还探讨了磷烯的各向异性性质。我们推导出一个通用模型来计算二维系统沿不同方向的杨氏模量。
2014-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Ultra-High Mechanical Flexibility of 2D Silicon Telluride
碲化硅（Si 2 Te 3）是一种具有独特可变结构的二维材料，其中硅原子形成Si-Si二聚体以填充Te层之间的“金属”位点。Si-Si二聚体具有四种可能的取向：三个面内和一个面外方向。Si 2 Te 3的结构可变性允许不寻常的性能，特别是机械性能。使用从第一性原理计算的结果，我们表明，Si 2 Te 3单层可以维持单轴拉伸应变高达38%，最高的所有二维材料报道。高机械柔性允许施加机械应变以将带隙减小1.4eV。随着应变的增加，带隙经历了一个不寻常的间接-直接-间接-直接转变。我们还表明，单轴应变可以有效地控制硅-硅二聚体的取向，这是有益的实际应用。
2019-06-27 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical investigation of the evolution of the topological phase of Bi$_{2}$Se$_{3}$ under mechanical strain
拓扑绝缘相的结果从反转的带隙由于自旋轨道耦合在奇数个时间反演对称点。在Bi $_2$ Se $_3$中，这种反转发生在$Γ$点。对于体材料Bi $_2$ Se $_3$，我们用密度泛函理论分析了任意应变对$Γ$点带隙的影响。通过计算自旋-轨道相互作用下的能带结构，我们分别考虑了应变通过库仑相互作用和自旋-轨道相互作用对带隙的影响。当压缩应变作用于降低库仑能隙时，它也增加了自旋-轨道相互作用的强度，从而增加了反转能隙。与Bi $_2$ Te $_3$的比较支持这样的结论，即库仑和自旋轨道相互作用的影响是理解应变下的拓扑绝缘体的行为的关键，我们提出，拓扑绝缘相可以有效地操纵通过化学取代诱导应变。
2011-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of the catalytic activity upon the surface of strongly disordered hollow Pt nanoparticles: a First Principles investigation
本研究通过第一性原理计算探究强无序铂纳米材料的氧催化活性增强机制，提出考虑位点几何畸变的新描述符，可重现OH吸附能与有效配位数的线性关系，为预测不同形貌应变表面的反应活性提供依据。
2024-02-01 cond-mat.mtrl-sci
Strain engineering of oxide thin films for photocatalytic applications
光催化材料是实施破坏性清洁能源应用的关键，例如由太阳能驱动将H $_{2}$ O和CO $_{2}$转化为燃料和化学品。然而，当暴露于可见光时能够催化感兴趣的化学反应的有效且成本有效的材料是稀缺的，这是由于它们必须满足严格的电子条件。化学和纳米结构化方法能够改善已知光活性化合物的催化性能，然而合成纳米材料的复杂性和所采用方法的复杂性使得光催化剂的系统设计变得困难。在这里，我们通过第一性原理模拟方法表明，在半导体氧化物薄膜上施加双轴应力$η$可以以显著和可预测的方式修改其光电和催化性能。特别是，我们表明，在适度的拉伸应变CeO $_{2}$和TiO $_{2}$薄膜成为合适的材料的光催化转化H $_{2}$ O到H $_{2}$和CO $_{2}$到CH $_{4}$在阳光下。由$η$引起的带隙位移的再现定性由一个简单的分析模型，只依赖于结构和介电磁化率的变化。因此，外延应变代表了一个有前途的路线，有条不紊地筛选和合理设计的光催化材料。
2019-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain localization and percolation of stable structure in amorphous solids
在用分子动力学模拟的模型非晶态固体的力学试验过程中发生自发应变局部化。局部化程度取决于机械测试前的结构松弛程度。在最快速淬火的样品中，较高的应变速率导致增加的本地化，而逐渐淬火的样品表现出相反的应变速率依赖性。这种转变与具有准晶体状短程有序的原子的k-芯渗流相一致。作者推断存在相关的显微结构长度尺度。
2005-08-11 cond-mat.mtrl-sci
DFT study of structural, electronic and optical properties of 2D MgO monolayer under bi-axial mechanical strain
本文基于第一性原理计算，研究了双轴机械应变下二维MgO单层的结构、电子和光学性质，发现其保持间接带隙半导体特性并准确定量了各项光学参数。
2024-05-30 cond-mat.mtrl-sci
Spin density in frustrated magnets under mechanical stress: Mn-based antiperovskites
本文计算了具有阻挫三角形磁性结构的Mn基反钙钛矿化合物（Mn_{3} AN（A=Ga，Zn））在基态和外加机械应变下的非共线自旋密度分布.我们表明，在（111）平面的单位晶胞的自旋密度形成一个“域”结构周围的每个原子的网站，但它有一个更复杂的结构比刚性自旋模型的均匀分布，即Mn原子在（111）平面形成非均匀的“自旋云”，与这些“域”的形状和大小的函数的应变。我们发现，在压缩和拉伸应变下的自旋密度的大小和方向的变化，和“自旋域”的取向与应变的反转，即切换压缩到拉伸应变（反之亦然）的结果在“反转”的域。我们分析了原子内的自旋交换相互作用及其对自旋密度分布的影响。特别是，我们表明，在机械应力下的系统中的原子球内的自旋密度依赖于电子态的本地化程度。
2009-09-09 cond-mat.mtrl-sci
On the appearance of fractional operators in non-linear stress-strain relation of metals
找到一个精确的应力-应变关系，能够描述金属在{成形}和加工过程中的力学行为，是力学的几个领域中的一个重要挑战，在技术领域具有重大影响。事实上，为了预测材料的真实力学行为，本构关系必须能够考虑弹性、粘性和塑性现象。大多数本构模型都是基于经验证据和/或理论方法，并提供了一个很好的预测几种材料的力学行为。本文提出了一种基于分数阶算子的非线性应力应变关系。建议的本构关系是基于积分公式，并考虑到材料的粘弹性行为和非弹性现象时，出现的应力达到一个特定的屈服值。利用所提出的应变历程本构关系对两种金属合金的拉伸实验数据进行了拟合。一个最佳拟合的程序证明了建议的应力-应变关系的准确性，并将其结果与一些经典模型得到的结果进行了比较。我们的结论是，所提出的模型提供了最好的结果，在预测的力学行为的低和高值的应力/应变。
2020-03-02 cond-mat.mtrl-sci
High anisotropy of fully hydrogenated borophene
用第一性原理计算研究了全氢化硼杂环丁烷在应变下的力学性质和声子色散。分别考虑了沿a和b方向的单轴拉伸应变和双轴拉伸应变。结果表明，硼杂环戊烷的力学性质和声子稳定性都具有高度的各向异性。沿a方向的极限拉伸应变仅为0.12，但沿b方向的极限拉伸应变可高达0.30。与硼氢化物和其他二维材料（石墨烯、石墨烷、硅烯、硅烷、h-BN、磷烯和MoS 2）相比，硼氢化物在面内极限应变方面表现出最显著的各向异性，这对于应变工程非常重要。此外，在三个施加的应变下的声子分散体表明，borophane可以承受高达5%和15%的单轴拉伸应变沿a-和b-方向，分别和9%的双轴拉伸应变，表明borophane的机械故障很可能源于声子不稳定性。
2016-11-24 cond-mat.mtrl-sci
Magnetism tailored by mechanical strain engineering in PrVO$_3$ thin films
具有ABO $_3$钙钛矿结构的过渡金属氧化物表现出强烈的纠缠结构和电子自由度，因此，人们期望通过各种外部刺激作用于晶格来揭示奇异的相和性质。以Jahn-Teller活性钒酸盐PrPDMATHABMN V $^{3+}$ O $_3$化合物为模型体系，研究了PrVO $_3$ Néel温度T $_N$作为薄膜生长时相对于体相可提高40 K.使用先进的实验技术，这种增强是明确归因于所经历的薄膜的外延压缩应变所产生的四方性。第一性原理模拟不仅证实了实验结果，但他们也揭示了应变促进了前所未有的轨道有序的V $^{3+}$ d电子，强烈有利于反铁磁相互作用。这些结果表明，准确控制结构方面是揭示氧化物中意外相的关键。
2019-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Strain Engineering of Antimonene by a First-principles Study: Mechanical and Electronic Properties
本文采用第一性原理计算研究了单层锑烯在其最稳定的β相中的力学和电子性质。发现其价带的上部区域仅由孤对p-轨道状态组成，其本质上比过渡金属二硫属化物中的d-轨道状态更离域，这意味着锑烯的优越输运性能。观察到β-锑烯的杨氏模量和剪切模量比本体锑的杨氏模量和剪切模量高约25%，而单层的六方晶格常数从本体中显著降低（约5%），表明层间耦合较强。β-锑烯在施加的单轴应变下的理想拉伸试验突出了6 GPa和8 GPa的理想强度，分别对应于Z字形和扶手椅方向上的15%和17%的临界应变。在变形过程中，材料的结构完整性被证明是更好地保存，虽然适度，在扶手椅方向。有趣的是，在Z字形和扶手椅方向上的单轴应变的应用揭示了电子能带结构中的方向依赖性趋势。我们发现，带隙的性质仍然不敏感的Z字形方向的应变，而在扶手椅方向的应变激活的间接直接带隙转变在4%的临界应变，由于带开关机制。在过渡期间，导带最小值的曲率增加，这表明在直接带隙配置中的电子的有效质量比在平衡的独立状态中的电子的有效质量轻。独立的β-锑烯的功函数为4.59 eV，并且在施加4%的双轴应变下达到最大值5.07 eV。
2018-07-17 cond-mat.mtrl-sci
A macroscale, phase-field model for shape memory alloys with non-isothermal effects: influence of strain-rate and environmental conditions on the mechanical response
本文提出了一个描述记忆合金宏观行为的Ginzburg-Landau模型。该模型本质上是一维的，因为我们考虑了马氏体相变的影响，在沿固定方向的单轴变形方面，我们使用一个标量序参量，其平衡值描述的奥氏体相和两个马氏体变体。该模型依赖于定义为宏观可测量量的函数的金斯堡-朗道自由能，并考虑了热效应;根据热力学一致性建立了各种相关物理方面之间的耦合。理论模型已被实施的有限元框架内，并提出了一些数值试验，调查在不同条件下的模型的力学行为，得到的结果进行了分析，在文献中的实验证据。特别是，强调了应变率和环境条件对模型响应的影响。
2011-07-29 cond-mat.mtrl-sci
Strain Relaxation in Core-Shell Pt-Co Catalyst Nanoparticles
本文结合纳米束电子衍射应变成像与连续弹性模型，揭示了核壳Pt-Co催化剂中表面应变通过界面缺陷和球形几何弛豫释放的机制，并阐明了壳层厚度和晶格失配如何通过应变弛豫影响氧还原催化活性。
2023-05-30 cond-mat.mtrl-sci
Strain-shear coupling in bilayer MoS2
层状材料如石墨和过渡金属二硫属化物由于面内和面外原子间相互作用强度之间的数量级差异而具有极其各向异性的机械性能。虽然机械扰动对层内或层间相互作用的影响已被广泛研究，但它们之间的相互关系很少得到解决。在这里，我们表明，层状材料有一个不可避免的面内单轴应变和层间剪切之间的耦合。正因为如此，单轴面内应变诱导的退化层间剪切声子模式的异常分裂，使得分裂的剪切模式沿拉伸应变不软化，但硬化的情况下相反的层内声子模式。我们确认的效果，通过测量拉曼位移的剪切模式下的双层二硫化钼应变。此外，通过分析分裂，我们得到了一个未知的非对角弹性常数，表明拉曼光谱可以确定几乎所有的层状材料的力学常数。
2017-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Linker Functionalization and pH Tuning Enhance Solar-Driven Catalytic CO$_2$ Reduction in MOF-5
Friedrich-Schiller-Universität Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学）；Carl von Ossietzky Universität Oldenburg（奥尔登堡卡尔·冯·奥西茨基大学）；Abbe Center of Photonics（阿贝光子学中心）
该研究通过第一性原理方法，发现配体官能化和pH调控可优化MOF-5的带隙与还原能量学，其中COOH官能化结合Sr/Ba节点的架构是可见光下CO₂还原的最优方案。
2026-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Extraordinary strain hardening from dislocation loops in defect-free Al nanocubes
晶体缺陷的相互作用导致块体金属的应变硬化。具有高堆垛层错能（SFE）的金属，例如铝，由于不能形成堆垛层错和变形孪晶而倾向于具有低应变硬化速率。在这里，我们使用原位SEM机械压缩，发现胶体合成的无缺陷的114纳米铝纳米立方体结合了4.1 GPa的高线性应变硬化率与1.1 GPa的高强度。这些纳米立方体具有3nm的自钝化氧化层，其对机械行为和位错结构的积累具有很大的影响。压缩后的TEM成像显示稳定的棱柱位错环和堆垛层错的情况下。MD模拟与位错环的形成和应变硬化的表面氧化物。这些结果表明，表面和界面性能的轻微修改可以引起巨大的变化，在高SFE金属的机械性能。
2021-12-10 cond-mat.mtrl-sci
Electrical and mechanical properties of a fully hydrogenated two-dimensional polyaniline sheet
最近合成了二维（2D）聚苯胺片，并表明它是一种具有间接带隙的半导体。在本研究中，我们使用密度泛函理论研究了完全氢化的二维聚苯胺片C3 NH的电学和力学性能。结果表明，C3 NH片是一种带隙大于5eV的绝缘体。声子能带结构证实了该薄片是准平面的，是动态稳定的。片材的杨氏模量为275 N/m。从头算分子动力学模拟结果表明，C3 NH片层在1000 K下是稳定的，具有较高的熔点.拉伸应变减小了薄膜的带隙和电子有效质量。反过来，空穴有效质量强烈地依赖于应变方向，使得沿着Z字形（扶手椅）的应变增加（减少）空穴有效质量。我们的研究结果表明，C3 NH片是一个有前途的候选人的电子和光电应用和应变工程可以用来调整其性质。
2018-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Ideal Strength of Doped Graphene
虽然机械扭曲显著改变了石墨烯的电子性质，但电子操纵对其机械性质的影响尚不清楚。利用第一性原理计算方法，我们发现当石墨烯在等双轴应变下各向同性膨胀时，电子和空穴的掺杂都能使其理想强度保持或略有提高，而临界断裂应变则显著提高.与各向同性膨胀相反，电子掺杂降低了单轴应变石墨烯的理想强度和临界应变，而空穴掺杂增加了两者。不同类型的应变不同的故障机制被证明是不同的掺杂引起的机械稳定性的起源。我们的研究结果可能解决最近的实验和理论结果之间的矛盾石墨烯的强度。
2013-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Probing Mechanical Properties of Graphene with Raman Spectroscopy
本文综述了拉曼散射技术在石墨烯薄膜力学性能研究中的应用。单轴和双轴应变下的悬浮石墨烯片的Gruneisen参数的测定进行了讨论，并与理论预测值进行了比较。讨论了石墨烯-衬底相互作用对应变和石墨烯拉曼光谱温度演化的影响。最后，提出了石墨烯的力学性能和热性能之间的关系，以及用拉曼光谱表征石墨烯的热性能。
2010-06-25 cond-mat.mtrl-sci
Mechanical Twinning in Phosphorene
利用密度泛函紧束缚方法研究了磷烯片和磷烯纳米带在锯齿形单向拉伸应变下的变形和破坏机制。令人惊讶的是，孪晶状变形均匀地发生在磷烯片上，这显著地增加了其失效应变。在片材内的空位导致在较低的临界应变下的孪晶的异质成核，随后，在整个片材上传播。在磷烯纳米带（有或没有空位）中，孪晶形变总是不均匀地发生。孪晶的传播被沿带边缘开始的断裂中断。潜在的机制是磷烯褶皱内的原子之间的键断裂和相邻褶皱中的原子之间的同时成键。磷烯的这种不寻常的变形行为可能会在新的纳米电子机械应用中被利用。
2017-12-09 cond-mat.mtrl-sci
Rational Strain Engineering in Delafossite Oxides for Highly Efficient Hydrogen Evolution Catalysis in Acidic Media
合理设计与铂竞争的析氢反应电催化剂是电力制气技术经济可行的突出挑战。在这里，我们介绍了铜铁矿PdCrO $_2$，PdCoO $_2$和PtCoO $_2$作为一个新的家庭的电催化剂在酸性介质中的HER。我们表明，在PdCoO $_2$的固有应变Pd金属亚晶格作为一个假晶模板的应变（+2.3%）的Pd丰富的盖帽层的生长在还原条件下。表面改性通过同时将交换电流密度j $_0$从2 mA/cm $^2_{geo}$增加到5 mA/cm和通过将塔菲尔斜率降低到38 mV/decade来连续改进电催化活性，导致对于10 mA/cm $^2_{geo}$，$η_{10}$ < 15 mV的过电位，优于本体铂。大大提高的活性归因于$β$ -氢化钯相的原位稳定化，相对于纯的或纳米结构的钯具有显著增强的表面催化性能。这些研究结果说明如何操作诱导的电溶解可以作为一个自上而下的设计理念，合理的表面和性能工程，通过应变稳定的催化活性相的形成。
2019-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Pressure and strain effects on the optical properties of K4 phosphorus
本文对新近报道的K4磷材料的机械、电子和光学性质进行了研究。K4磷已被证明是机械和动力学稳定的静水压力下高达7 GPa。我们比较了K4磷在0和7 GPa下的弹性各向异性、平均声速和德拜温度。对K4磷在大应变下的理想拉伸强度进行了研究，结果表明，当拉伸强度为8.5GPa，应变为0.3时，K4磷将发生断裂。此外，还研究了拉伸应变和压力对薄膜光学性质和带隙的影响。
2017-11-03 cond-mat.mtrl-sci
Structurally induced magnetic transitions in layered dichalcogenides MoQ2 (Q = S, Se, Te) and double hydroxides (M2+)6Al3(OH)18[Na(H2O)6](SO4)2 6H2O (M2+ = Mn2+, Fe2+) under mechanical deformation
本文通过计算磁相互作用参数并建立结构/磁模型，证明机械应变可显著改变层状二硫属化物和过渡金属基双氢氧化物的磁性质，为应变电子学提供新材料候选。
2025-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Design of Mathematical Model for Prediction of Bar at Strain-Heat Hardening
次珠光体钢热轧态和应变热硬化态力学性能预测数学模型的设计。
2003-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Strain Effects on Electronic Properties of Cobalt-Based Coordination Nanosheets
本文通过第一性原理计算与紧束缚模型研究CoBHT配位纳米片，揭示HDS/LDS的金属与半导体行为、SOC带隙及Berry曲率驱动的反常Hall效应，并证明应变和空穴掺杂可调控其电磁性质。
2025-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Characterizing the mechanical response of metallic glasses to uniaxial tension using a spring network model
本研究构建粗粒化弹簧网络模型模拟金属玻璃变形的原子重排，通过单轴拉伸模拟验证模型可准确描述应力-应变曲线，并揭示冷却速率对力学响应的影响规律。
2023-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Effects of temperature and strain rate on mechanical behaviors of Stone-Wales defective monolayer black phosphorene
采用反作用力场的分子动力学（MD）模拟方法研究了单层黑磷烯（MBP）的力学行为。结果表明，温度和应变速率对MBP的力学性能有显著影响，SW（Stone-Wales）缺陷进一步削弱了MBP的力学性能。在一般情况下，无论是原始的和SW缺陷MBP的拉伸强度下降，随着温度的升高或应变速率的降低。令人惊讶的是，对于相对高的温度和低的应变速率，在扶手椅拉伸下观察到SW-2缺陷MBP从黑色磷烯到β相（β-P）和γ相（γ-P）的混合物的相变，而在Z字形拉伸下观察到SW-2缺陷的自愈合。建立了SW-2缺陷MBP在不同温度和应变速率下的扶手椅拉伸变形图，为磷烯同素异形体的应变设计提供了依据。本文提出的结果产生有用的见解，设计和调整的结构，和磷烯的机械和物理性能。
2017-11-08 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Reduction in Thermal Conductivity of Monolayer MoS2 by Large Mechanical Strains for Efficient Thermal Management
本文利用光热拉曼技术首次测量大机械应变下单层 MoS2 的面内热导率，发现 6.3% 拉伸应变可使其降低约 62%，为柔性可穿戴电子热管理提供依据。
2024-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical Separation of Mechanical Strain from Charge Doping in Graphene
石墨烯，由于其优异的拉伸性，表现出丰富的结构变形行为，其应变工程已被证明是有用的，在修改其电子和磁性。尽管拉曼G和2D模式的应变敏感性，在二氧化硅衬底上的石墨烯中的原生应变的光学表征已经被干扰两种模式的过量电荷所阻碍。在这里，我们表明，应变和电荷的影响，可以在光学上相互分离的两种模式的相关分析，使两者的简单量化。具有在-0.2%至0.4%之间随机发生的面内应变的石墨烯在热处理时经历适度压缩（-0.3%）和显著的空穴掺杂。这项研究表明，基板介导的机械应变是一个普遍存在的现象，在二维材料。所提出的分析将在表征石墨烯基材料和器件方面有很大的用处。
2012-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spatial Imaging and Mechanical Control of Spin Coherence in Strained GaAs Epilayers
利用时间分辨克尔旋转、光致发光和光探测核磁共振谱研究了单轴拉伸应变对n型GaAs外延层自旋相干性的影响。带隙，电子自旋寿命，电子g因子，和核四极分裂同时成像超过毫米级面积的外延层连续变化的应变值。全光学核磁共振技术允许在使用常规光学检测的核磁共振不容易寻址的场状态中访问应变诱导的核四极共振分裂。
2005-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tailoring mechanically-tunable strain fields in graphene
有许多基于石墨烯和其他二维材料的应变工程的理论建议，然而，这些系统中应变场的纯机械控制仍然是一个重大挑战。这两种方法大多使用到目前为止，要么耦合的电气和机械性能的系统，同时或引入一些不必要的干扰，由于基板。在这里，我们报告硅微机械梳状驱动致动器可控和可重复地诱导应变在一个悬浮的石墨烯片，在一个完全机械的方式。我们使用空间分辨共焦拉曼光谱来量化诱导的应变，我们表明，不同的应变场可以通过工程的夹紧几何形状，包括高达1.4%/ $μ$ m的可调应变梯度。我们的方法还允许多轴应变，并且同样适用于其他二维材料，为研究其机械和机电性能打开了大门。我们的测量还清楚地识别出石墨烯片边缘的缺陷，这些缺陷是导致其机械故障的弱点。
2017-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
The response of mechanical and electronic properties of graphane to the elastic strain
基于第一性原理计算，我们提出了一种方法来揭示最近合成的单层烃，石墨烷的弹性性质。的面内刚度和泊松比的值被发现是小于那些石墨烯，其屈服应变在各种空位缺陷的存在下，也在高的环境温度下降低。我们还发现，带隙可以强烈修改所施加的应变在弹性范围内。
2010-03-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Modulation of electronic and mechanical properties of phosphorene through strain
我们报告的弹性，振动和电子性质的第一性原理研究最近合成的磷烯。通过计算Grüneisen参数，我们评估了对称双轴应变下拉曼/红外激活模的频移。我们还研究了诱导超导金属过渡，间隙的大小，和有效质量的载流子在各种应变配置。此外，我们展开的出现一个特殊的Dirac-shaped分散体的特定应变条件下，包括取向的拉伸应变。所观察到的线性能量谱具有对应于其每个线性分支的不同速度，并且限于第一布里渊区中的$Γ-X$方向。
2015-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reversible local strain engineering of $\mathrm{WS}_2$ using a micro-mechanical spring
本文提出利用微机械弹簧对悬浮三层二硫化钨进行动态可逆的局部应变工程，通过纳米压痕实现可编程应变分布，为二维材料应变研究提供多功能平台。
2025-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mechanical Strain can Switch the Sign of Quantum Capacitance from Positive to Negative
量子电容是一个能直接揭示电子间多体相互作用的基本量，在纳米电子学中有着重要的作用。最近关于量子电容的许多诱人的物理启示之一是，它可以消除负值，因此允许在某些特定的材料系统中增强整体电容的可能性，超出经典静电学预测的缩放。使用详细的量子力学模拟，我们发现了一个有趣的结果，机械应变可以调整量子电容的符号和值。我们使用一个小的同轴栅控碳纳米管作为一个典型的电容器系统，并表明，对于所考虑的机械应变的范围内，量子电容可以从非常大的正值调整到非常大的负值（在加/减数百阿法的顺序），相比相应的经典几何值（0.31035 aF）。我们阐明的机制，由于应变的量子电容的符号的开关。这一发现为设计应用于纳米传感器、能量存储和纳米电子学的量子电容开辟了新的途径。
2014-03-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
