亲爱的研友该休息了!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整的填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您度过漫漫科研夜!身体可是革命的本钱,早点休息,好梦!

Mechanistic Quantification of Thermodynamic Stability and Mechanical Strength for Two-Dimensional Transition-Metal Carbides

材料科学 离域电子 声子 反键分子轨道 堆积 石墨烯 弹性不稳定性 碳化物 电子结构 不稳定性 过渡金属 化学物理 纳米技术 电子 计算化学 凝聚态物理 原子轨道 复合材料 化学 物理 催化作用 有机化学 量子力学 生物化学 机械
作者
Zhongheng Fu,Hang Zhang,Si Chen,Dominik Legut,Timothy C. Germann,Qianfan Zhang,Shiyu Du,Joseph S. Francisco,Ruifeng Zhang
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry C [American Chemical Society]
卷期号:122 (8): 4710-4722 被引量:28
标识
DOI:10.1021/acs.jpcc.8b00142
摘要

Recently, two-dimensional (2D) materials with superior mechanical properties, unique electronic structures, and specific functionalities have stimulated considerable interest in designing novel flexible devices and multifunctional nanocomposites. However, high-throughput experiments and calculations, which are desirable for identifying those promising candidates with excellent strengths and flexibilities, remain a great challenge due to their difficulty and complexity. In the present work, a systematic investigation has been performed on the oxygen-functionalized 2D transition-metal carbides M2CO2 (M = Sc, Ti, V, Cr, Y, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, and W) to identify those with excellent thermodynamic stabilities and mechanical behaviors via high-throughput first-principle calculations. Our results suggest that the position and bonding/antibonding character of metallic d-band electrons play a vital role in stabilizing M2CO2, whose formation energy is below 0.2 eV/atom, a generally considered threshold observed for freestanding 2D materials, except for Sc2CO2, Y2CO2, and Cr2CO2. The synthetic effect from the surface stacking geometry and the delocalization character of d electrons provides a mechanistic quantification for periodic variation of elastic moduli and ideal strengths for M2CO2, whereas the strain-induced premature dynamic instabilities in different modes may intrinsically limit their achievable strengths, e.g., zone-center optical phonon instability for Hf2CO2 versus elastic instability for W2CO2. Detailed electronic structure analyses reveal that strong M–C bonds endow M2CO2 with excellent in-plane mechanical strengths but the appearance of different phonon instabilities when M changes from group IVB to group VIB may be attributed to the different filling characters of specific metal-dxz orbital or metal-dz2 orbital. These findings resolve an apparent discrepancy for the preferred adsorption sites of the functional group and shed a novel view on the electronic origin of distinct mechanical strengths and flexibilities observed for different M2CO2.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
文艺易蓉发布了新的文献求助20
9秒前
韦老虎发布了新的文献求助10
39秒前
苏鱼完成签到 ,获得积分10
54秒前
大个应助珍~采纳,获得10
56秒前
韦老虎发布了新的文献求助10
57秒前
Anthony发布了新的文献求助10
1分钟前
番茄鱼完成签到 ,获得积分10
1分钟前
老汤姆完成签到,获得积分10
1分钟前
Ll发布了新的文献求助10
1分钟前
桐桐应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
李爱国应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
2分钟前
彩虹先生完成签到 ,获得积分0
2分钟前
余钱半两完成签到 ,获得积分10
2分钟前
韦老虎发布了新的文献求助10
2分钟前
Anthony发布了新的文献求助10
2分钟前
爆米花应助Anthony采纳,获得30
2分钟前
wysxhdy发布了新的文献求助30
3分钟前
3分钟前
所所应助稳重向南采纳,获得10
3分钟前
珍~发布了新的文献求助10
3分钟前
珍~完成签到,获得积分20
3分钟前
3分钟前
NexusExplorer应助weilei采纳,获得10
4分钟前
香蕉觅云应助new_vision采纳,获得10
4分钟前
4分钟前
wysxhdy完成签到,获得积分10
4分钟前
Orange应助Ll采纳,获得10
4分钟前
JoshSu完成签到,获得积分10
4分钟前
JoshSu发布了新的文献求助10
4分钟前
new_vision完成签到,获得积分10
4分钟前
4分钟前
Ll发布了新的文献求助10
5分钟前
5分钟前
科目三应助ranran采纳,获得10
5分钟前
new_vision发布了新的文献求助10
5分钟前
5分钟前
ranran发布了新的文献求助10
5分钟前
田様应助小蓝人采纳,获得10
5分钟前
Ji完成签到,获得积分10
5分钟前
高分求助中
Teaching Social and Emotional Learning in Physical Education 900
Gymnastik für die Jugend 600
Chinese-English Translation Lexicon Version 3.0 500
Electronic Structure Calculations and Structure-Property Relationships on Aromatic Nitro Compounds 500
マンネンタケ科植物由来メロテルペノイド類の網羅的全合成/Collective Synthesis of Meroterpenoids Derived from Ganoderma Family 500
[Lambert-Eaton syndrome without calcium channel autoantibodies] 440
Plesiosaur extinction cycles; events that mark the beginning, middle and end of the Cretaceous 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 有机化学 工程类 生物化学 纳米技术 物理 内科学 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 电极 光电子学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 2384324
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2091236
关于积分的说明 5257744
捐赠科研通 1818144
什么是DOI,文献DOI怎么找? 906939
版权声明 559074
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 484213