由 Stone-Wales 缺陷诱导的超均匀五边形二维材料中的拓扑转变
软凝聚态物质
2021-06-16 v2 无序系统与神经网络
材料科学
摘要
我们发现了两条不同的拓扑路径，通过连续引入 Stone-Wales (SW) 拓扑缺陷，五边形 Cairo 拼砌(P5)（一种单层 黄铁矿材料的结构模型）分别转变为结晶菱形-六边形(C46)拼砌与随机菱形-五边形-六边形(R456)拼砌。我们发现这些拓扑转变受相邻 - 键取向关联的控制，并表现出二态 Ising 系统中（反）铁磁到顺磁转变的唯象类比。不同于石墨烯等六边形二维材料中的 SW 缺陷会引起畸变，五边形二维材料中的缺陷保持了 P5 拼砌基本单元的形状与对称性，且伴随极小的能量代价，使得中间 R456 拼砌在室温下成为可实现的亚稳态。此外，两条路径上的中间结构既非晶体也非准晶体，然而这些随机拼砌保持了 P5 或 C46 晶体的超均匀性（即无限波长归一化密度涨落被完全抑制），并可视为三维无序 Barlow 堆砌的二维类比。所得二维材料具有类金属电子特性，使其成为与半导体性 P5 材料形成肖特基势垒的有前景候选者。
引用
@article{arxiv.2012.11833,
title = {Topological Transformations in Hyperuniform Pentagonal 2D Materials Induced by Stone-Wales Defects},
author = {Yu Zheng and Duyu Chen and Lei liu and Houlong Zhuang and Yang Jiao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.11833},
year = {2021}
}