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1 天前
材料化学

原子多米诺效应驱动二维晶体相变

中国科学院金属研究所陈兴秋、孙燕教授团队联合西北工业大学牛海洋教授,于6月29日在《美国国家科学院院刊》发表重要成果,揭示了单层二碲化钼中一种全新的相变机制。传统理论认为二维材料半导体1H相至半金属1T′相的转变遵循马氏体剪切模型,但该模型预测的能量势垒与实验观测存在明显矛盾。研究团队借助深度学习势函数加速分子动力学模拟证实,该相变实际由碲原子沿特定晶向依次跳跃引发,形成一维多米诺骨牌链式反应。该路径伴随佩尔斯畸变与局域拓扑演化,其能量势垒显著低于传统剪切模式,并在自由能景观中催生多个亚稳态。研究表明,通过调控体系尺寸可实现单畴与多畴构型的可逆切换,从而快速调制电子态。此外,该相变中间体表现出显著增强的二阶非线性光学响应,可见光频段的光致位移电流提升至约470微安每伏特平方。此项研究澄清了二维材料相变动力学的长期争议,为低维材料相工程及可编程光电子器件的设计提供了全新理论范式与实现路径。

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