从石英(qtz)到金刚石(dia)碳同素异形体的演化:晶体工程与 DFT 研究
材料科学
2023-11-14 v1
摘要
基于晶体工程与密度泛函理论(DFT)计算,提出了一种从以扭曲四面体为特征的 qtz(类石英)拓扑到 dia(类金刚石)规则四面体拓扑的转化路径。该方案包括将碳插入正交晶系(空间群 P222,No. 16)内的 C5、C6 和 C7 中,最终得到被识别为类金刚石的 C8。所诱导的结构与物理性质变化通过弹性性质进行评估,显示出超高硬度,且 qtz-C6 的硬度大于 dia-C8,而中间的 C7 由于其金刚石缺陷结构而具有可压缩性。声子谱显示了动力学稳定性,并且比热 CV 等热力学量与金刚石实验数据进行了比较。电子能带结构揭示出半导电的 C6、以金刚石缺陷结构为特征的金属性 C7,以及绝缘的 C8。
引用
@article{arxiv.2311.06924,
title = {Evolution from quartz (qtz) to diamond (dia) carbon allotropes: Crystal engineering and DFT investigations},
author = {Samir F. Matar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.06924},
year = {2023}
}
备注
15 pages, 4 figures, 2 tables, 27 references