二维贺曼拓扑在贵金属单层材料中的研究

二维金属晶格具有贺曼拓扑，为探索几何失序、配位数减少与晶体稳定性在元素系统中的相互作用提供了独特平台。近期原子薄金层和贺曼金纳的实验实现激发了我们对自由悬浮贺曼单层铜、银、金的研究。我们采用密度泛函理论结合晶格动力学和初步分子动力学，对其结构、力学、动力学和热力学稳定性进行系统评估。所有贺曼单层均满足二维Born准则，显示出相对于石墨和六角金纳较低的面内刚度，这反映了贺曼晶格的孔隙结构及其金属键。其中，基于金的晶格显示出最高的面内杨氏模量。声子计算表明，未受应力的贺曼相对所有金属而言都处于动力学不稳定状态。然而，5%的中等双向拉伸应力可稳定银和金单层，而铜仍保留残余不稳定模态。有限温度模拟进一步显示，铜快速重构为三角晶格，银在低温下仍为亚稳定但在室温下坍塌，金在300 K时表现出贺曼与三角构型之间的竞争关系，表明两种相近似退化。这些结果表明应力工程和原子尺寸是金属贺曼单层稳定性的关键决定因素，为未来的基底支持实现提供了指导。