Innovation und Entdeckung von graphene‐ähnlichen Materialien durch Berechnungen der Dichtefunktionaltheorie

Inspiriert von den intensiven Studien über Graphen haben Wissenschaftler außergewöhnliche Anstrengungen unternommen, um die Eigenschaften und Phänomene von nicht-kohlenstoffhaltigen, graphene‐ähnlichen zweidimensionalen (2D) Nanomaterialien zu erforschen, insbesondere solchen, die nur aus einzelnen Schichten oder wenigen Schichten bestehen. Experimentell wurden viele graphene‐ähnliche 2D-Strukturen aus einer Vielzahl von geschichteten und nicht geschichteten Materialien hergestellt. Diese graphene‐ähnlichen Strukturen haben bereits außergewöhnliche Eigenschaften gezeigt, die neue Durchbrüche und innovative Möglichkeiten in der Nanomaterialwissenschaft bieten werden. Theoretisch bieten Berechnungen der Dichtefunktionaltheorie (DFT) ein leistungsstarkes Werkzeug zur Untersuchung der elektronischen Struktur (hauptsächlich des Grundzustands) von Nanomaterialien, um ihre intrinsischen Eigenschaften vorherzusagen, bei der Charakterisierung zu helfen und experimentelle Ergebnisse zu rationalisieren sowie ihre potenziellen Anwendungen zu erkunden. Durch DFT-Berechnungen wurden viele graphene‐ähnliche Materialien erforscht und entworfen, und fantastischen Eigenschaften wurden offenbart. In diesem Review präsentieren wir die aktuellen Fortschritte in der Berechnung zur Entdeckung der intrinsischen strukturellen, elektronischen und magnetischen Eigenschaften mehrerer wichtiger und representativer graphene‐ähnlicher 2D-Nanomaterialien sowie der Identifizierung ihrer potenziellen Anwendungen. Die hervorgehobenen graphene‐ähnlichen Strukturen umfassen geschichtete van-der-Waals (vdW)-Materialien (h-BN, MoS2, α-MoO3 und V2O5), graphitähnliches ZnO, MXene (Metallcarbide oder -carbide), das noch nicht synthetisierte B2C, SiC2, BSi3, Arsenene und Antimonene sowie einlagige Koordinationspolymere (Cu2Br(IN)2n (IN = Isonikotinat), Fe-Phthalocyanin und Nickel bis(dithiolene)). WIREs Comput Mol Sci 2015, 5:360–379. doi: 10.1002/wcms.1224 Dieser Artikel ist kategorisiert unter: Struktur und Mechanismus > Computational Materials Science.