光驱动的铁电相切换实现氢吸附热力学的可逆控制

Xueqing Wan; Zhenlong Zhang; Charles Paillard; Jian Zhou; Jinyang Ni; Chuanlu Yang; Zhijun Jiang; Laurent Bellaiche

光驱动的铁电相切换实现氢吸附热力学的可逆控制

材料科学 2026-05-26 v1

作者: Xueqing Wan , Zhenlong Zhang , Charles Paillard , Jian Zhou , Jinyang Ni , Chuanlu Yang , Zhijun Jiang , Laurent Bellaiche

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摘要

可逆的纳米尺度表面热力学快速开关对于氢存储和催化具有高度需求，但至今尚未实现。本文展示了二维离子铁电单层材料中光激发铁电相切换，实现了氢结合的快速、可逆控制。在TiGeSe $_3$ 中，载流子密度驱动的过渡金属3d轨道占据数的重新分布，引发从铁电基态到交错或Zig-Zag反铁磁有序相的连续演变。这一开关持续调节氢吸附自由能从0.33 eV偏移至1.11 eV，将界面从接近热力学中性偏移至自发脱附。非偶化动力学表明，电子-声子耦合促进非热H释放，而皮秒级载流子复合快速恢复初始铁电相序，完成快速可逆循环。我们进一步在AgBiP $_2$ Se $_6$ 和CuInP $_2$ S $_6$ 中验证了其普适性，确立了铁电相序作为光可寻址的热力学动态重构旋钮，超越静态设计。

关键词

铁电相切换氢吸附非偶化动力学电子-声子耦合自旋电子器件

引用

@article{arxiv.2605.24378,
  title  = {Light-Driven Ferroic Switching Enables Reversible Control of Hydrogen Adsorption Thermodynamics},
  author = {Xueqing Wan and Zhenlong Zhang and Charles Paillard and Jian Zhou and Jinyang Ni and Chuanlu Yang and Zhijun Jiang and Laurent Bellaiche},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2605.24378},
  year   = {2026}
}

备注

21 pages, 6 figures

光驱动的铁电相切换实现氢吸附热力学的可逆控制

摘要

关键词

引用

备注

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