新型三维五边石墨烯同素异形体：稳定性、电子、力学与光学性质
材料科学
2025-09-15 v1 计算物理
摘要
碳基材料因其卓越的结构多样性和广泛的应用而备受关注。最近，一种名为五边石墨烯 (PG) 的新型二维碳同素异形体被提出。在本研究中，我们提出了三种新型三维 (3D) PG 同素异形体，命名为 3D-PG-、- 和 -，通过双轴应变和二维 PG 层的受控压缩设计而成。包括声子色散和从头算分子动力学模拟 (AIMD) 在内的全面稳定性分析，证实了它们在室温和高温条件下的热力学稳定性。3D-PG- 是最稳定的，其内聚能比最不稳定的结构 3D-PG- 低 0.5 eV/atom。电子性质表征揭示了所有结构的半导体行为，间接电子带隙范围为 0.91 至 2.67 eV。力学性质分析显示出显著的各向异性，在面内（ 平面）方向具有更高的刚度。光学性质突出了在广泛范围内的强吸收和明显的各向异性响应。此外，吸收光谱在可见光区域表现出活性，折射率和反射率表明其在紫外阻挡器件中具有潜在用途。
引用
@article{arxiv.2509.10191,
title = {Novel 3D Pentagraphene Allotropes: Stability, Electronic, Mechanical, and Optical Properties},
author = {I. M. Félix and B. Ipaves and R. B. de Oliveira and L. A. Ribeiro Junior and L. S. Rocha and M. L. Pereira Junior and D. S. Galvão and R. M. Tromer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.10191},
year = {2025}
}