一种具有高能量密度与机械强度的新型二维拉胀 CN2 纳米结构
材料科学
2021-01-29 v3 计算物理
摘要
利用第一性原理分子动力学(AIMD)和密度泛函理论计算预测了一种新型二维 CN2 结构的存在。它由四边形和六边形环组成，C-N 和 N-N 键排列在屈曲平面内，与四六碳同素异形体同构。其声子谱和 AIMD 表明该纳米片在热力学和动力学上是稳定的。该纳米片具有高氮浓度并含有 N-N 单键，能量密度为 6.3 kJ/g，表明其作为高能量密度材料的潜在应用。它具有负泊松比和各向异性杨氏模量的奇异力学性质。预测之字形方向的模量为 340 N/m，比 h-BN 和五元 CN2 片层更硬，并与石墨烯相当。其 28.8 N/m 的理想强度优于五石墨烯。该材料在之字形(扶手椅)方向施加高达 10%(13%)的单轴应变或高达 5% 的双轴应变时保持声子稳定性。它具有 4.57 eV 的宽间接 HSE 带隙，可通过应变在 3.37 - 4.57 eV 之间调节。还探究了双层结构。此类独特性质在高能量密度材料、纳米力学和电子学方面可能具有潜在应用。
引用
@article{arxiv.2012.07217,
title = {A new 2D auxetic CN2 nanostructure with high energy density and mechanical strength},
author = {Qun Wei and Ying Yang and Alexander Gavrilov and Xihong Peng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.07217},
year = {2021}
}
备注
24 pages, 10 figures, 2 tables. arXiv admin note: text overlap with arXiv:2012.07841