化学与物理方法窄化带隙：导电稠密烯烃
材料科学
2024-09-20 v1 化学物理
摘要
有机分子的带隙能可以通过增强分子间相互作用来降低，因此，某些多环芳烃（PAHs）作为具有宽带隙的绝缘体，预计可以通过简单压缩实现绝缘体-金属相变。这种压力诱导的电子转变可被利用，将非金属有机材料转化为具有诸如高温超导性等新颖电子特性的状态。人们已对各种小型PAHs进行金属化尝试，但迄今为止仅观察到压力诱导的无定形化，发生在低于百帕的范围内。小型PAHs的宽带隙能和在简单压缩下的低化学稳定性是瓶颈。我们研究了大型PAH分子的带隙能演化和晶体结构压缩，其中，随着π电子数的增加，带隙能显著降低，同时通过完全芳香化的分子结构实现了更好的化学稳定性。本文报道了dicoronylene（C48H20）在23.0 GPa以上发生的压力诱导相变，从绝缘体转变为半金属态，其电阻率降低了三个数量级。在高压下进行了原位UV可见吸收、输运性质测量、拉曼光谱、X射线衍射和密度泛函理论计算，以提供对其高压电子结构变化的初步解释。发现低于百帕范围内的电子转变，为未来实现单组分纯烯烃分子金属的实现指明了前景。
引用
@article{arxiv.2409.12424,
title = {Narrowing band gap chemically and physically: Conductive dense hydrocarbon},
author = {Takeshi Nakagawa and Caoshun Zhang and Kejun Bu and Philip Dalladay-Simpson and Martina Vrankić and Sarah Bolton and Dominique Laniel and Dong Wang and Akun Liang and Hirofumi Ishii and Nozomu Hiraoka and Gaston Garbarino and Angelika D. Rosa and Qingyang Hu and Xujie Lü and Ho-kwang Mao and Yang Ding},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.12424},
year = {2024}
}
备注
22 pages, 5 figures