石墨烯上氢线的定向生长：基于进化算法的高通量模拟
介观与纳米尺度物理
2018-08-08 v1 材料科学
摘要
我们建立了一个结合密度泛函紧束缚（DFTB）计算的进化算法，以研究平坦石墨烯以及覆盖在基底台阶上的石墨烯单层的氢吸附。在进化过程中，新一代的候选结构通过对上一代稳定构型吸附一个额外氢原子来创建，其中还引入了变异机制。随后采用两阶段选择程序。被选中的候选结构作为下一代的父代。在弯曲石墨烯中，进化遵循类似路径，除了一个新的机制，该机制使氢原子沿最小曲率线排列。这一机制源于石墨烯沿最小曲率半径线（MRCL）化学反应性增强，以及 sp 键角与基底边缘氢化石墨烯的扭折几何相匹配。结果，沿 MRCL 的反应势垒显著降低，氢化像机械连锁反应一样持续进行。该生长机制实现了沿 MRCL 的氢原子线，其有潜力克服基底或涟漪效应，并可能在不实际切割材料的情况下定义边缘或纳米带。
引用
@article{arxiv.1805.03531,
title = {Directed Growth of Hydrogen Lines on Graphene: High Throughput Simulations Powered by Evolutionary Algorithm},
author = {G. Ozbal and J. T. Falkenberg and M. Brandbyge and R. T. Senger and H. Sevincli},
journal= {arXiv preprint arXiv:1805.03531},
year = {2018}
}
备注
10 pages of main text, 37 pages of supplementary information, 1 supplementary video