化学诱导的石墨烯到金刚石转变：一项DFT研究
材料科学
2022-05-10 v2 计算物理
摘要
将石墨烯转化为金刚石是一种无压下制备超薄金刚石薄膜的新途径。本文中，我们通过系统的第一性原理计算，研究了表面氢化双层石墨烯（SHBG）在插入十五种单一金属原子且无任何压力的条件下，向表面氢化单层金刚石（SHSLD）晶体的转变机制。与无金属原子的构型相比，在单一金属原子作用下SHBG在热力学上可自发转变为SHSLD，并且在Hf原子作用下其形成能甚至可从0.82 eV降至-5.79 eV。根据我们的结果，金属原子的外层电子轨道与原子半径是影响该转变的两个重要因素。对于相变的发生，金属原子需具有足够的空d轨道，且金属原子半径处于0.136-0.159 nm范围内。通过进一步分析，我们发现SHBG中碳原子的p轨道与金属原子的d轨道会发生强杂化，从而促进转变。该结果为通过氢化石墨烯实验制备无压金刚石提供了重要意义。
引用
@article{arxiv.2101.11930,
title = {Chemically induced graphene to diamond transition: a DFT study},
author = {Changcheng Ke and Dong Fan and Chengke Chen and Difeng Guo and Xiao Li and Meiyan Jiang and Xiaojun Hu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2101.11930},
year = {2022}
}
备注
Corresponding author withdraws