多孔 electride C12A7 中多重简并费米子与拓扑费米弧诱导的催化增强
材料科学
2023-01-19 v2 应用物理
摘要
拓扑材料近年来因受保护表面金属态和高载流子迁移率被视为理想催化剂，但其催化性能与拓扑态之间的基本机制和内在关联尚存争议。本文通过对称性分析和第一性原理计算，发现 electride 材料 C12A7 由于间隙电子而具有多重简并费米子，其六重和四重简并点分布于费米能附近的高对称点，这被认定为 C12A7 基催化剂催化能力增强的内在原因。多重简并费米子在 (001) 表面展现出比传统 Weyl/Dirac 费米子更长的费米弧，因此表面具有高度化学活性，并对析氢反应具有低吉布斯自由能。通过人工空穴掺杂、外应变以及无费米弧的类似 electride 材料，明确验证了催化性能与拓扑表面态的内在关联：当费米弧移至更高能级时，吉布斯自由能显著增大。本工作为理解 electride 与拓扑量子催化剂的催化本质提供了指导原则。
引用
@article{arxiv.2104.03478,
title = {Multiple-Fold Fermions and Topological Fermi Arcs Induced Catalytic Enhancement in Nanoporous Electride C12A7},
author = {Weizhen Meng and Xiaoming Zhang and Ying Liu and Xuefang Dai and Guodong Liu and Liangzhi Kou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.03478},
year = {2023}
}