C16：一种新型二维半导体碳化物的物理化学表征——基于密度泛函理论和基于机器学习的分子动力学

本研究综合性地表征了一种新型二维碳化物C$_{16}$，并提出了其应用前景。该纳米材料由萘和双环丙基化物构成，形成具有sp$^2$杂化的平面配置， featuring 3 、4 、6 、8 和 10 元环。凝聚能为\SI{-7.1}{\electronvolt/atom} 、声子谱中不存在虚频 、以及在初步分子动力学模拟后保持系统拓扑结构，均确认了C$_{16}$的结构稳定性。该纳米材料表现出半导体行为，具有\SI{0.59}{\electronvolt}的直接带隙，并在$y$方向呈现各向异性光学吸收。假设完全吸收入射光，其光功率转换效率为\SI{13}{\%}，显示出在太阳能转换应用中具有相当好的潜力。此外，C$_{16}$的热电性能指标（$zT$）在较高温度下可达0.8，表明其在温度梯度转化为电能方面具有合理的能力。C$_{16}$还显示出高机械强度，其在$x$和$y$方向的杨氏模量分别为\SI{500}{\giga\pascal}和\SI{630}{\giga\pascal}。对C$_{16}$的电子性、光学性、热电性和机械性质的洞察揭示了其在能源转换应用中具有前景的潜力。