近日，南京大学物理学院孙建教讲课题组摆布自主配置的机器学习与图论辅助的晶体结构搜索规律MAGUS，在多功能二维材料结构想象领域获得新进展，建议了一类M4XY2眷属二维材料——双层过渡金属硫卤化合物。该化合物通晓出新奇的物感性质拳交 twitter，包括拓扑、超导和磁性等，具有丰富的物理效应和潜在的应用出路。
二维材料具有丰富而优厚的物感性质，在量子诡计、自旋电子学等领域具有平方的应用出路。最近的运筹帷幄标明，四原子层MoF和MoCl是拓扑超导体候选者，五原子层W2N3具有高达21K的超导Tc，估计具有更厚原子层的二维体系中的拓扑和超导性质鲜有运筹帷幄。跟着MBE和CVD等二维材料生万古期的逐渐教训，具有更厚原子层的二维材料合成仍是成为可能，比如MoSi2N4和MnBi2Te4等一系列七原子层二维体系已被合成出来，然则上述材料的发现王人相对独处和有时，依靠主动结构想象此后成效合成的材料依然杰出突出，也划定了后续的施行和应用运筹帷幄。
在本运筹帷幄中，孙建教讲课题组摆布其自主配置的机器学习和图论辅助的晶体结构估计软件MAGUS建议了一种具有七原子层的过渡金属硫卤化合物M4XY2 (M=Pd， Y， Zr; X=S， Se， Te; Y=Cl， Br， I)，其中过渡金属造成了双原子层，而硫族元素由高下两个过渡金属双原子层所踏实，这种体系和常见的TMDs以及MXene不同但又具有很多不异之处，性交贴图因而具有丰富的物理效应，其中Pd4SCl2，Ti4SCl2和Y4SCl2分辩通晓出超导，拓扑和磁性等性质。
图1. M4SCl2的晶体结构、声子谱和能带结构；Pd4SCl2的电子密度分散和AIMD模拟扫尾。
图2. Pd4SCl2化合物的电子结构，包括投影能带、局域化函数和一维费米线；杰出拓扑边际态
具体来说，Pd4SCl2体系中的Pd双原子层在费米面隔邻分辩引入了两条能带，其在费米面隔邻的能带杂化是拓扑性质的起原，其中一条能带色散杰出小，孝顺了较高的费米面态密度，而两种Pd原子其晶格和电子的耦合王人相比强，两者共同作用导致了2.3 K的超导疗养温度。通过施加双轴应力，大要引入Lifshitz相变，并将体系范霍夫奇点转机到费米面隔邻，晋升态密度，可将超导Tc晋升到4.5 K以上。另外，咱们模拟了该材料的拓扑边际态，其也会受到应力调控，转机到费米面位置，从而和超导耦合，是一种拓扑超导材料候选者。此外，咱们发现，Pd4SCl2和Ti4SCl2不错用作气体传感器，分辩对NO和NO2分子具有很高的聘用性吸附智力。
图3. 双轴应变下Pd4SCl2的能带结构和投影态密度变化，以及相应的拓扑边际态和超导性质；各式M4XCl2材料的超导疗养温度。
本责任是摆布孙建教讲课题组自主配置的机器学习与图论辅助的晶体结构搜索软件MAGUS软件在二维材料领域开展的代表性责任之一。该软件对学术用户免费，经由肤浅注册（https://www.wjx.top/vm/m5eWS0X.aspx拳交 twitter）就不错到gitlab.com下载源代码（https://gitlab.com/bigd4/magus），在全天下已有注册用户逾越500东谈主。近日，北京大学孙强淳厚课题组使用MAGUS要领，借助惰性气体填充的想路，搜索想象出了一种Ti-C多孔材料可用于储氢，著作发表在JACS上。（https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.4c07772）
很很鲁很很鲁视在线视频该效果以“Two-dimensional M-chalcogene family with tunable superconducting， topological， and magnetic properties”为题发表在Nano Letters上[Nano Lett. 2024， 24， 32， 9953–9960]。（https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c02508）南京大学物理学院博士后丁驰和博士生鲁清为该责任的共同第一作家，南京大学物理学院孙建教学和博士后丁驰为共同通信作家。该项运筹帷幄得到了南京大学东谈主工微结构科学与期间协同改动中心、固体微结构物理国度要点施行室和江苏省物理科学运筹帷幄中心的扶植，得到了国度当然科学基金委了得后生基金、江苏省基础运筹帷幄形势、江苏省不凡博士后筹备、中央高校基本业务费、南京大学不凡运筹帷幄筹备、南京大学AIQ津贴形势等经费的资助。估计诡计责任东要在南京大学东谈主工微结构科学与期间协同改动中心高性能诡计中心和南京大学高性能诡计中心的超等诡计机上完成。
论文相接：
Chi Ding， Qing Lu， Dexi Shao， Zhongwei Zhang， Yu Han， Junjie Wang， Jian Sun， “Two-Dimensional M-Chalcogene Family with Tunable Superconducting， Topological， and Magnetic Properties”， Nano Lett.， 24， 9953 (2024).
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c02508
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