蜂の巣状構造における安定した単層MX2遷移金属酸化物および二硫化物

最近の研究により、単層遷移金属酸化物および二硫化物（MX2）がグラフェンよりも優れた特性を提供する可能性があることが明らかになりました。これまでに、非常に少数のMX2化合物が懸濁した単層として合成され、そのいくつかは薄いシートとして剥離されています。密度汎関数理論に基づく第一原理構造最適化およびフォノン計算を用いて、88種類のMX2化合物の組み合わせの中から、いくつかがフリースタンディングの単層蜂の巣状構造で安定であることを予測しました。これらの材料は二次元六角格子を持ち、蜂の巣または中心に蜂の巣があるかのように見える上面を持っています。しかし、彼らの結合はグラフェンとは異なり、遷移金属原子の正に帯電した面が、二つの負に帯電した酸素またはカルコゲン原子の面の間に挟まれていると見ることができます。遷移金属酸化物における電子相関はLDA + U計算を通じてクーロン反発を含むことで扱いました。安定性に関する我々の分析は、平面内の剛性や第一原理の有限温度分子動力学計算を含むように拡張されました。これらの単層構造のいくつかは直接または間接バンドギャップ半導体であり、1つの化合物はハーフメタルで、残りは強磁性金属または非磁性金属です。これらの単層構造は、その表面の極性、バンドギャップ、高い平面内剛性、アダトムや欠損による機能化の適性により、技術的な用途の広範囲で利用可能であり、特に重要な機能を提供する表面のナノスケールコーティングとして利用できます。特に、さまざまなWX2は、未来のナノスケールアプリケーションを約束する例外的な特性をもたらします。© 2012 アメリカ化学会。