Stone-Wales 石墨烯：一种具有魔幻稳定性的二维碳半金属

通过随机群与图约束搜索，我们确定了一种二维碳同素异形体——Stone-Wales 石墨烯，并采用第一性原理计算对其进行了系统研究。Stone-Wales 石墨烯由排列规整的 Stone-Wales 缺陷构成，可通过石墨烯 $\sqrt{8}\times\sqrt{8}$ 超晶胞中 90$^\circ$ 键旋转构建。其相对于石墨烯的计算能量为 +149 meV/原子，比此前提出的最具竞争力的石墨烯同素异形体更为稳定。我们发现基于 $\sqrt{8}$ 超晶胞的 Stone-Wales 石墨烯比基于 $\sqrt{9} \times \sqrt{9}$、$\sqrt{12} \times \sqrt{12}$ 和 $\sqrt{13} \times \sqrt{13}$ 超晶胞的更稳定，且是一个可通过简单“能量分裂与反转”模型进一步理解的“魔幻尺寸”。SW-石墨烯的振动性质与分子动力学计算证实其动力学稳定。电子结构显示 SW-石墨烯是具有扭曲、强各向异性狄拉克锥的半金属。