(纯计算)大连理工大学/南京航空航天大学ACS Nano: 衬底上硼烯相变的机制
- 2026-04-17 13:49:23
(纯计算)大连理工大学/南京航空航天大学ACS Nano: 衬底上硼烯相变的机制
来自公众号：科研任我行 本文以传播知识为目的，如有侵权请后台联系我们，我们将在第一时间删除。 2026年2月9日，ACS Nano在线发表了大连理工大学郭旭教授和南京航空航天大学张助华教授课题组的研究论文，题目为《Mechanism for Borophene Phase Transition on Substrate》，论文的第一作者为Maolin Yu。 
图1 Ag(111)上硼原子的面内迁移 
图2 硼原子面内迁移与向衬底内部沉陷的能量竞争 
图3 Ag(111)上硼烯在1000 K下相变的模拟研究 
图4 Ag(111)上硼烯随温度变化的相转变 
图5 硼烯相变的热激活机制
【论文链接】 Yu, M., Gui, Y., Zhao, Z. et al. Mechanism for Borophene Phase Transition on Substrate. ACS Nano, 2026. https://doi.org/10.1021/acsnano.5c17811 投稿日期：2025年10月16日 接收日期：2026年02月04日 
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硼烯，作为石墨烯的硼基类似物，通过在二维材料中实现其块体材料所不具备的原子级薄结构，彻底改变了二维材料的设计。由于硼元素固有的缺电子性，硼烯通过在三角晶格中引入空心六边形来稳定自身结构。空心六边形排列方式的变化导致了结构的多型性，这意味着硼烯具有多样化的力学和电子学特性，为其潜在应用提供了可能。硼烯在最常用的Ag(111)衬底上会随温度升高经历从v1/6相到v1/5相的复杂相变，但其背后的机制尚不清楚，这阻碍了对硼烯合成的精细调控。
在此研究中，作者提出该相变是由硼原子面内迁移与其向衬底内部沉陷之间的关键协同作用所驱动的。基于第一性原理的计算表明，v1/6相中的原子可以通过迁移形成具有更高配位数的原子团簇，在这些区域原子更容易沉入衬底。原子的沉陷进一步促进了硼的迁移，从而局部成核形成v1/5相畴区，并通过反复的沉陷与迁移过程，最终扩展成完整的单层硼烯。这种由温度驱动、逐步进行的相变机制，通过结合增强采样技术的机器学习辅助分子动力学模拟得到了证实。此外，该模拟结果合理地解释了合成一系列v1/6和v1/5混合相所需的实验温度窗口。这些发现可为实验上实现结构和层数可控的硼烯合成提供理论指导。
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