bahan nano
Manufaktur industri
Fosforen hitam adalah bahan dua dimensi baru yang memiliki sifat unik dan aplikasi yang luas. Menggunakan perhitungan prinsip pertama, kami menyelidiki perilaku adsorpsi 12 logam transisi yang berbeda (TMs; Fe, Co, Ni, Cu, Ru, Rh, Pd, Ag, Os, Ir, Pt, dan Au) pada fosfor. Hasil kami menunjukkan bahwa semua sistem adsorpsi memiliki energi ikat yang besar. Sistem Fe-, Co-, dan Au-phosphorene menampilkan status magnetik dengan momen magnetik 2, 1, dan 0,96 μ B , masing-masing, yang berarti bahwa sistem ini adalah semikonduktor magnetik. Adsorpsi molekul oksigen pada TM-fosforen juga diselidiki. Menariknya, semua O2 -Sistem (TM-fosforen), kecuali O2 -(Pd-fosforen), dapat memperpanjang ikatan O–O, yang sangat penting untuk aplikasinya sebagai katalis dalam oksidasi CO. Kami juga menemukan bahwa adsorpsi O2 molekul memungkinkan O2 -(Fe-, Ni-, Cu-, Ir-, Rh-, Ag-, dan Au-phosphorene) sistem menjadi semikonduktor magnetik, dan memungkinkan O2 -(Co-phosphorene) untuk menampilkan keadaan setengah logam. Hasil kami diharapkan memiliki implikasi penting untuk katalisis berbasis fosfor dan spintronics.
Fosfor [1,2,3], monolayer atom fosfor yang tersusun dalam struktur sarang lebah yang berkerut, memiliki sifat unik yang mencakup sifat semikonduktor langsung [4], mobilitas sangat tinggi pada suhu kamar [4,5,6], fleksibilitas mekanik yang unggul [7], dan kinerja termoelektrik yang tinggi [8,9,10]. Sifat-sifat ini membuat fosforen menjadi bahan yang sangat cocok untuk berbagai aplikasi seperti transistor efek medan [1, 11,12,13,14,15,16], baterai Li- dan Na-ion [17,18,19], sel surya [20, 21], fotokatalis [22], spintronics [23], dan sensor gas [24,25,26]. Namun, fosforen adalah bahan nonmagnetik, dan beberapa strategi harus diadopsi untuk memperluas penerapannya.
Untuk bahan dua dimensi (2D), adsorpsi biasanya dipilih sebagai pendekatan untuk menginduksi magnet untuk aplikasi tertentu. Sebelumnya, Cao et al. [27] menunjukkan bahwa sifat elektronik dan magnetik graphene dapat secara efektif dimodulasi oleh adatom Fe, Co, Ni, dan Cu. Kaloni dkk. [28] menunjukkan bahwa momen magnetik dapat diinduksi dalam sistem silicene yang didekorasi Ti-, V-, Cr-, Mn-, Fe-, dan Co menggunakan perhitungan prinsip pertama. Ersan dkk. [29] menemukan bahwa b -Arsenene menampilkan karakter spin-polarized setelah adsorpsi atom H, B, C, P, Ge, As, dan Sb. Selanjutnya, w -Arsenene dapat mencapai momen magnetik bersih dengan adatom H, B, N, P, Cl, Ti, As, dan Sb. Untuk fosfor hitam, Kulish et al. [30] meramalkan bahwa Ag-, Au-, Ti-, V-, Cr-, Mn-, Fe-, dan Co-fosforena agak stabil, dan berbagai momen magnetik dapat diinduksi dalam perhitungan teoretis. Selain itu, sifat dari berbagai jenis pembawa muatan juga dapat disetel dengan mengadsorpsi atom yang berbeda pada fosforen. Ding dan Wang [31] menggunakan prinsip pertama perhitungan untuk secara sistematis menggambarkan struktur, elektronik, dan sifat magnetik atom teradsorpsi pada fosfor. Mereka mencatat bahwa adatom dapat memperkenalkan magnetisme dalam fosforen, dengan adatom P, Co, dan Au menginduksi sifat magnet yang stabil. Hu dan Hong [32] menggunakan prinsip pertama perhitungan untuk menunjukkan sifat magnetik dari logam adatom pada fosfor; mereka menunjukkan bahwa magnet dapat diperoleh dalam fosforen dengan mengadsorpsi atom Cr, Fe, Co, atau Au pada permukaannya. Selanjutnya, mereka memperkirakan bahwa sistem adsorpsi Fe-fosforen akan menjadi bahan semikonduktor magnetik encer yang menjanjikan. Dengan demikian, adsorpsi logam transisi (TM) pada fosforen hitam diharapkan dapat menyesuaikan sifat magnetik material secara efektif.
Meskipun penyelidikan di atas mempelajari perilaku adsorpsi logam transisi pada fosforen hitam, beberapa masalah tetap belum terselesaikan. Misalnya, penelitian sebelumnya terutama berfokus pada sifat-sifat TM 3d yang teradsorpsi pada fosforen. Bagaimana TM 4d dan 5d akan merekayasa sifat-sifat fosforen? Selain itu, logam mulia yang diserap pada fosforen juga dapat digunakan sebagai katalis atom tunggal. Li dkk. [33] menyarankan bahwa silicene dengan Au teradsorpsi dapat menjadi katalis aktivitas tinggi dengan hambatan energi katalitik rendah untuk oksidasi CO. Dapatkah logam mulia yang diserap pada fosforen juga merupakan kandidat yang baik untuk oksidasi CO? Untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan ini, kami menyajikan dalam makalah ini hasil studi prinsip pertama yang terperinci tentang sifat struktural, magnetik, dan elektronik dari 12 jenis atom logam transisi yang berbeda yang teradsorpsi pada fosforen hitam. Kami memilih unsur Fe, Co, dan Ni, yang merupakan logam feromagnetik dalam fase curahnya; unsur Cu, yang diamagnetik; dan logam mulia Ru, Rh, Pd, Ag, Os, Ir, Pt, dan Au yang sangat efektif untuk mengoksidasi CO [19, 34,35,36,37,38,39,40,41,42 ,43,44,45]. Kami menemukan bahwa fosforen membentuk ikatan yang kuat dengan semua 12 logam, dan semua sistem TM-fosforen agak kuat. Sifat elektronik dan magnetik dari fosforen dapat diatur secara efektif oleh adatom. Selain itu, kami juga menemukan bahwa sebagian besar sistem adsorpsi TM-fosforena adalah kandidat yang baik untuk katalis dalam oksidasi CO. Hasil penyelidikan ini dapat digunakan untuk studi dasar fosforen, dan mereka juga dapat memperluas aplikasi potensialnya di banyak bidang penting. .
Perhitungan kami didasarkan pada teori fungsi kepadatan terpolarisasi spin (DFT), dan dilakukan menggunakan Paket Simulasi Vienna Ab Initio (VASP) [46, 47] dan pendekatan gradien umum (GGA) dari Perdew-Burke-Ernzerhof ( PBE) fungsional [48,49,50]. Metode DFT-D3 Grimme [51] digunakan untuk menghitung interaksi van der Waals. Pemutus energi 400 eV dengan set dasar gelombang-bidang digunakan. Dalam perhitungan, atom-atom direlaksasi hingga energi totalnya menyatu menjadi 1 × 10 −5 eV dan gaya sisa pada setiap atom kurang dari 0,01 eV/Å. Sebuah supercell besar (4 × 3) sepanjang arah zigzag dan kursi digunakan untuk menghindari interaksi antara sel-sel unit tetangga. Konstanta kisi disetel ke a = 13.20 Å dan b = 13,74 Å. Kami menerapkan ruang vakum 20 Å di z arah untuk meminimalkan interaksi antara interlayer yang berdekatan. Selama pengoptimalan, Paket Monkhorst [52] k -titik grid 3 × 3 × 1 diadopsi, dan k -titik grid 7 × 7 × 1 digunakan untuk perhitungan energi total.
Kami pertama kali menjelajahi sifat struktural fosforen murni. Gambar 1a menunjukkan ilustrasi tampilan atas dan samping struktur kristal. Terlihat bahwa monolayer fosforen terdiri dari dua bidang atom, dan sel satuan fosforen terdiri dari empat atom P. Monolayer fosforen memiliki kisi tetragonal dengan konstanta kisi kesetimbangan a = 3.30 Å dan b = 4.58 Å. Panjang ikatan P–P dalam arah horizontal (l 1 ) adalah 2,22 Å, sedangkan panjang ke arah lain (l 2 ) adalah 2,26 Å. Fosforen murni memiliki celah pita langsung 0,89 eV (Gbr. 1b), dengan pita konduksi minimum (CBM) dan pita valensi maksimum (VBM) terletak di titik . Konstanta kisi dan celah pita yang kami peroleh sangat sesuai dengan nilai yang diperoleh dalam studi penelitian sebelumnya [30,31,32, 53].
a Tampak atas dan samping dari struktur kristal fosforen murni (4 × 3 × 1 supercell). Lingkaran biru mewakili posisi khas atom pengotor yang teradsorpsi pada titik berongga (H), pada jembatan (B) antara dua atom fosfor, dan di atas atom fosfor (T). b Struktur pita elektronik dan zona Brillouin pertama dari fosforen murni; level Fermi disetel ke nol
Adatom khas selalu teradsorpsi di salah satu dari tiga posisi:di atas situs berongga (H), di jembatan (B) antara dua atom fosfor, dan di atas atom fosfor (T). Kami menghitung energi adsorpsi suatu adatom pada fosforen untuk menguji stabilitas sistem adsorpsi menggunakan hubungan:
$$ {E}_{\mathrm{ad}}=\left({E}_{\mathrm{TM}}+{E}_{\mathrm{phosphorene}}\right)-{E}_{\ mathrm{TM}-\mathrm{phosphorene}} $$ (1)dimana E TM adalah energi atom logam yang terisolasi, E fosforen adalah energi total dari lapisan fosforen murni, dan E TM-fosforen adalah energi total dari sistem adsorpsi. Berdasarkan persamaan ini, energi adsorpsi yang lebih besar menunjukkan struktur yang lebih stabil. Kami menemukan bahwa semua atom logam yang dipelajari dalam pekerjaan kami lebih memilih untuk tetap berada di situs H fosforen. Energi adsorpsi yang dihitung dari atom logam yang teradsorpsi pada sisi H fosforen, ditunjukkan pada Tabel 1, bervariasi dari 2 hingga 6 eV. Panjang ikatan TM-fosforen (d TM-P ) terbukti pendek, dalam kisaran 2,11–2,43 Å. Analisis muatan bader [54,55,56] menunjukkan bahwa 0,16, 0,16, 0,07, 0,17, 0,32, 0,33, dan 0,16|e| masing-masing ditransfer dari atom logam Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, dan Au ke fosforen dalam sistem adsorpsi (4d-TM)-fosforen dan (5d-TM)-fosforen. Semua hasil ini menunjukkan pembentukan ikatan kimia antara TM adatom dan fosforen. Selain itu, hasil ini mendekati penelitian terbaru [30,31,32].
Seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1, sistem Ni-, Cu-, Ru-, Rh-, Pd-, Ag-, Os-, Ir-, dan Pt-fosforen menunjukkan keadaan nonmagnetik, sedangkan Fe-, Co-, dan Au -sistem fosfor memiliki momen magnet 2, 1, dan 0,96 μ B , masing-masing. Kerapatan muatan terpolarisasi spin (ρ = ρ spin-up ρ spin-down ) juga ditunjukkan pada Gambar. 2 untuk mengeksplorasi asal dan distribusi magnetisme dalam sistem adsorpsi TM-fosforen magnetik. Momen magnet dalam masing-masing kasus ini terutama berasal dari adatom, dengan momen magnet kecil yang dihasilkan dari tetangga terdekat. Selanjutnya, struktur pita yang dihitung dari sistem Fe-, Co-, dan Au-fosforen digambarkan pada Gambar 2. Dapat dilihat bahwa semua sistem ini adalah semikonduktor magnetik dengan celah pita masing-masing sebesar 0,38, 0,22, dan 0,06 eV, yang berguna untuk aplikasi spintronic.
Kepadatan putaran a Fe-fosforen, b Ko-fosforena, dan c Sistem Au-fosforena ditampilkan di baris atas; struktur pita yang sesuai dari setiap sistem ditunjukkan di baris bawah. Bola hitam dan merah masing-masing mewakili atom P dan TM. Di baris atas, plot kerapatan muatan terpolarisasi spin dengan nilai iso-permukaan kerapatan muatan 0,002 e/Å 3 ditumpangkan pada tampilan atas dan samping dari struktur kristal fosforen murni untuk masing-masing sistem TM-fosforena; daerah kuning dan cyan sesuai dengan putaran atas dan bawah, masing-masing. Dalam plot struktur pita (baris bawah), garis hitam dan garis merah masing-masing menunjukkan saluran spin-up dan spin-down; level Fermi disetel ke nol, dan ditunjukkan oleh garis putus-putus abu-abu
Selanjutnya, kami mempelajari perilaku adsorpsi O2 di atas atom TM dalam sistem TM-fosforen. Dua konfigurasi energi terendah khas untuk adsorpsi O2 pada sistem TM-fosforen (O2 -(TM-phosphorene)) ditunjukkan pada Gambar. 3. Untuk O2 -(Fe-fosforen), O2 -(Ko-fosforen), O2 -(Cu-fosforena), O2 -(Pd-fosforen), dan O2 - Sistem (Pt-fosforen), O2 molekul sejajar dengan arah zigzag fosforen (Gbr. 3a), dengan panjang ikatan O–P masing-masing 1,84 Å, 1,86 Å, 2,04 Å, 2,18 , dan 2,05 Å. Untuk O2 -(Ni-fosforen), O2 -(Ru-fosforen), O2 -(Rh-fosforen), O2 -(Ag-fosforen), O2 -(Os-fosforen), O2 -(Ir-fosforen), dan O2 -(Au-fosforena), molekul berada di sepanjang arah zig-zag fosforen (Gbr. 3b), pada sudut tertentu dari permukaan. Sementara itu, dua atom O yang bertetangga di sekitar adatom TM tidak ekuivalen. Hasilnya ditampilkan pada Tabel 2. Energi adsorpsi (E iklan ) dari O2 pada O2 -(TM-phosphorene) sistem dihitung sebagai:
$$ {E}_{\mathrm{ad}}={E}_{\mathrm{TM}-\mathrm{phosphorene}}+{E}_{{\mathrm{O}}^2}-{E }_{{\mathrm{O}}^2-\mathrm{TM}-\mathrm{phosphorene}} $$ (2)di mana \( {E}_{{\mathrm{O}}^2-\mathrm{TM}-\mathrm{phosphorene}} \), E TM-fosforen , dan \( {E}_{{\mathrm{O}}^2} \) adalah energi total dari O2 -(TM-fosforen) sistem, sistem TM-fosforen, dan O2 molekul, masing-masing. Seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2, energi adsorpsi adalah 2,659, 1,850, 0,970, 0,906, 2,402, 1,548, 0,001, 0,786, 3,109, 1,980, 0,416, dan 1,029 eV untuk O2 -(Fe-fosforen), O2 -(Ko-fosforen), O2 -(Ni-fosforen), O2 -(Cu-fosforena), O2 -(Ru-fosforen), O2 -(Rh-fosforen), O2 -(Pd-fosforen), O2 -(Ag-fosforen), O2 -(Os-fosforen), O2 -(Ir-fosforen), O2 -(Pt-fosforen), dan O2 -(Au-fosforen) sistem, masing-masing. Dalam semua kasus, energi adsorpsi besar kecuali untuk O2 -Sistem (Pd-fosforen) menunjukkan bahwa O2 diserap secara kimia.
Tampilan atas dan samping dari situs adsorpsi khas O2 molekul pada TM-fosforen. Bola hitam, merah muda, dan kuning masing-masing mewakili atom P, TM, dan O
Hal ini cukup diakui bahwa pemanjangan ikatan O-O sangat penting untuk mekanisme Langmuir-Hinshelwood dan Eley-Rideal dari katalis dalam oksidasi CO [57]. Secara umum, semakin panjang ikatan O–O, semakin mudah reaksi katalis. Panjang ikatan O–O dan TM–O di setiap sistem juga ditunjukkan pada Tabel 2. Jelas, ikatan O–O meningkat dari 1,23 Å untuk O2 murni molekul menjadi 1,38, 1,36, 1,32, 1,35, 1,40, 1,34, 1,32, 1,30, 1,46, 1,39, 1,40, dan 1,32 Å, masing-masing, untuk molekul teradsorpsi, mungkin karena O2 adalah akseptor elektron. Selanjutnya, panjang ikatan TM–O di sebagian besar O2 - Sistem (TM-fosforen) pendek karena interaksi antara O2 dan atom TM. Panjang ikatan ini bervariasi dari 1,84 hingga 2,19 Å dan menghasilkan pembentukan ikatan kimia. Secara khusus, ikatan O–O diperpanjang hingga 1,40 Å, nilai tertinggi di antara sistem, dalam O2 yang teradsorpsi molekul pada sistem Pt-fosforen. Dengan demikian, sistem Pt-fosforen cukup cocok sebagai katalis untuk oksidasi CO karena kemungkinan memiliki kemampuan katalitik yang tinggi.
Untuk mendapatkan lebih banyak wawasan tentang mekanisme yang mendasari aktivitas tinggi sistem ini, kami memilih O2 -(Pt-fosforen) sebagai contoh dan menyelidiki kepadatan lokal negara bagian (LDOS). Gambar 4a menunjukkan LDOS yang diproyeksikan ke orbital d Pt dalam sistem Pt-fosforen, orbital d Pt di O2 - Sistem (Pt-fosforen), ikatan O–O pada O2 -(Pt-fosforen) sistem, dan fase gas O2 . Di panel atas Gambar. 4a, satu puncak dapat dilihat di E B 0,6 eV, yang berasal dari orbital d Pt yang terisi sebagian dalam sistem Pt-fosforen. Keadaan ini harus bertanggung jawab atas aktivitas tinggi sistem Pt-fosforen. Setelah adsorpsi O2 molekul, LDOS diproyeksikan ke orbital d Pt di bawah tingkat Fermi diturunkan setelah adsorpsi O2 molekul karena transfer muatan, dan keadaan di atas tingkat Fermi juga meningkat secara substansial. Sementara itu, LDOS diproyeksikan ke O2 . yang teradsorpsi molekul menunjukkan bahwa O2 2π * orbital (orbital molekul kosong terendah, LUMO) menjadi terisi sebagian, yang telah turun dari nilai gasnya E B + 2 eV ke E B 0,1 eV. Untuk klarifikasi, perbedaan kerapatan muatan O2 -(Pt-phosphorene) sistem juga disajikan.
a Kepadatan lokal negara bagian (LDOS) dari Pt dan O2 molekul dalam Pt-fosforen dan O2 -Sistem Pt-fosforen dan fase gas O2 , masing-masing. b Perbedaan kerapatan muatan di O2 -(Pt-fosforena) sistem; wilayah kuning (yaitu, + 0.002 e/Å 3 ) dan wilayah cyan (yaitu, 0,002 e/Å 3 ) sesuai dengan kenaikan dan kehilangan, masing-masing, kerapatan elektron
Perbedaan kerapatan muatan didefinisikan sebagai berikut:
$$ {\varDelta}_{\rho }={\rho}_T-{\rho}_{\mathrm{molekul}}-{\rho}_{\mathrm{diserap}} $$ (3)dimana ρ B , ρ molekul , dan ρ diserap adalah total biaya pada O2 - Sistem (Pt-fosforen), O2 molekul, dan sistem Pt-fosforen, masing-masing. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 4b, wilayah kuning besar yang terlokalisasi di O2 molekul menunjukkan bahwa ada transfer elektron yang signifikan dari Pt-fosforena ke O2 , yang juga menunjukkan hibridisasi orbital yang kuat antara O2 dan sistem Pt-fosforen. Menurut analisis muatan Bader [54,55,56], 0,19|e| ditransfer dari sistem Pt-fosforen ke O2 molekul. Oleh karena itu, transfer muatan yang besar mengisi keadaan antiikatan dari O2 molekul dan secara signifikan melemahkan ikatan O-O. Demikian pula, mekanisme yang mendasari aktivitas tinggi sistem lain juga dapat dipahami dengan transfer muatan antara O2 molekul dan sistem TM-fosforen. Memang, analisis muatan Bader [54,55,56] menunjukkan bahwa muatan 0.68, 0.50, 0.42, 0.52, 0.46, 0.24, 0.24, 0.37, 0.53, 0.25, 0.19, dan 0,09|e| ditransfer dari TM-fosforen ke molekul oksigen di O2 -(Fe-fosforen), O2 -(Ko-fosforen), O2 -(Ni-fosforen), O2 -(Cu-fosforena), O2 -(Ru-fosforen), O2 -(Rh-fosforen), O2 -(Pd-fosforen), O2 -(Ag-fosforen), O2 -(Os-fosforen), O2 -(Ir-fosforen), O2 -(Pt-fosforen), dan O2 -(Au-phosphorene) sistem, masing-masing.
Akhirnya, kami mempelajari sifat magnetik O2 -(TM-fosforena) sistem. Momen magnet O2 -Sistem (TM-phosphorene) ditunjukkan pada Tabel 3. O2 -(Ni-fosforen), O2 -(Cu-fosforena), O2 -(Rh-fosforen), O2 -(Ag-fosforen), dan O2 - Sistem (Ir-fosforen) memiliki momen magnetik 2,00, 1,00, 1,00, 1,14, dan 1,00 μ B , masing-masing, yang semuanya dihasilkan dari adsorpsi paramagnetik O2 molekul. Kerapatan muatan terpolarisasi spin dari O2 . ini -(TM-phosphorene) sistem ditampilkan pada Gambar. 5. Untuk O2 -(Fe-fosforen) dan O2 - Sistem (Co-phosphorene), momen magnetik diyakini terutama muncul dari atom logam transisi dan O2 molekul. Sebaliknya, untuk O2 -(Ni-fosforen), O2 -(Cu-fosforena), O2 -(Rh-fosforen), O2 -(Ag-fosforen), O2 -(Ir-fosforen), dan O2 - Sistem (Au-fosforen), momen magnetik terutama berasal dari O2 molekul. Hipotesis ini konsisten dengan hasil yang ditampilkan pada Tabel 3. Untuk lebih memahami bagaimana adsorpsi molekul gas mempengaruhi struktur elektronik O2 -(TM-phosphorene) sistem, struktur pita elektronik dari setiap sistem dihitung, dan hasilnya ditunjukkan pada Gambar. 5. Pertama, kami menemukan bahwa pita datar terjadi di sekitar level Fermi (E B ) setelah adsorpsi O2 molekul di semua sistem, yang terutama dari O2 molekul. Untuk O2 -(Fe-fosforen), O2 -(Ko-fosforen), O2 -(Ni-fosforen), O2 -(Cu-fosforena), O2 -(Rh-fosforen), O2 -(Ir-fosforen), O2 -(Ag-fosforen), dan O2 -(Au-phosphorene) sistem, saluran untuk spin-up dan spin-down split mengungkapkan karakteristik magnetik. O2 -(Fe-fosforen), O2 - (Ni-fosforen), O2 -(Cu-fosforena), O2 -(Ir-fosforen), O2 -(Rh-fosforen), O2 -(Ag-fosforen), dan O2 -(Au-fosforena) menunjukkan perilaku semikonduktor magnetik, dengan celah pita yang cukup besar kecuali untuk O2 -(Co-phosphorene) sistem, yang diturunkan menjadi setengah logam. Hasil ini menunjukkan bahwa sistem memiliki potensi untuk aplikasi dalam spintronics berbasis fosfor.
Kepadatan putaran a O2 -(Fe-fosforen), b O2 -(Ko-fosforen), c O2 -(Ni-fosforen), d O2 -(Cu-fosforena), e O2 -(Ir-fosforen), f O2 -(Rh-fosforen), g O2 -(Ag-fosforen), dan h O2 -(Au-fosforen) sistem ditampilkan di baris atas; struktur pita yang sesuai dari setiap sistem ditunjukkan di baris bawah. Di baris atas, plot kerapatan muatan terpolarisasi spin dengan nilai iso-permukaan kerapatan muatan 0,002 e/Å 3 ditumpangkan pada tampilan atas dan samping dari struktur kristal fosforen murni; daerah kuning dan cyan masing-masing sesuai dengan putaran naik dan turun. Dalam plot struktur pita, garis hitam dan garis merah masing-masing menunjukkan saluran spin-up dan spin-down; level Fermi disetel ke nol, dan ditunjukkan oleh garis putus-putus abu-abu
Kami menyelidiki sifat struktural, elektronik, dan magnetik dari sistem TM-fosforen yang berbeda. Semua adatom ditemukan lebih memilih untuk menempati situs berongga pada fosfor. Energi adsorpsi yang cukup besar mengungkapkan bahwa semua sistem adsorpsi TM-fosforen agak kuat, menunjukkan bahwa fosforen membentuk ikatan yang kuat dengan semua 12 jenis adatom TM. Selanjutnya, kami menemukan bahwa doping dengan Fe, Co, dan Au dapat menghasilkan sifat semikonduktor magnetik pada fosforen berlapis tunggal, dengan momen magnetik total 2, 1, dan 0,96 μ B , masing-masing.
Selain itu, kami juga memeriksa properti O2 molekul teradsorpsi pada sistem TM-fosforen. Sangat menggembirakan mengetahui bahwa semua O2 -Sistem (TM-phosphorene), kecuali untuk O2 -(Pd-fosforen), menunjukkan aktivitas katalitik yang baik untuk oksidasi CO karena pemanjangan ikatan O–O. O2 -(Fe-fosforen), O2 -(Ni-fosforen), O2 -(Cu-fosforena), O2 -(Rh-fosforen), O2 -(Ag-fosforen), O2 -(Ir-fosforen), dan O2 - Sistem (Au-phosphorene) menampilkan sifat semikonduktor terpolarisasi spin dengan momen magnetik 2,00, 2,00, 1,00, 1,00, 1,14, 1,00, dan 1,00 μ B . O2 -(Co-phosphorene) menampilkan karakteristik magnetik setengah logam, dengan momen magnetik 2,00 μ B . Oleh karena itu, hasil kami dapat membuka kemungkinan baru untuk menerapkan fosforen di bidang katalisis dan spintronics.
Dua dimensi
Jembatan
Pendekatan gradien umum
Situs berongga
Kepadatan lokal negara bagian
Perdew-Burke-Ernzerh
Bagian atas atom fosfor
Logam transisi
bahan nano
Abstrak Penelitian ini merupakan studi banding yang melaporkan metode yang ekonomis dan mudah diakses untuk mensintesis niobium (Nb) dan Tantalum (Ta) selenides dan tellurides dengan aplikasi yang berguna dalam menghilangkan polutan di industri tekstil, kertas, dan pencelupan serta di bidang medis
Abstrak Pendekatan tip-based nanomachining (TBN) telah terbukti menjadi teknik yang kuat dan layak untuk pembuatan struktur mikro. Simulasi dinamika molekul (MD) telah banyak diterapkan dalam pendekatan TBN untuk mengeksplorasi mekanisme yang tidak dapat diungkapkan sepenuhnya oleh eksperimen. Maka
Abstrak SF6 , sebagai media insulasi yang luar biasa, banyak digunakan dalam perangkat insulasi tegangan tinggi, menjamin pengoperasian sistem tenaga yang aman. Namun demikian, pelepasan sebagian yang tak terhindarkan dalam perangkat yang berjalan lama menyebabkan dekomposisi SF6 dan memperburuk ki
Abstrak Bahan Janus dua dimensi memiliki potensi besar untuk aplikasi dalam perangkat spintronik karena struktur khusus dan karakteristik barunya. Namun, mereka biasanya non-magnetik di alam. Di sini, kerangka kerja WSSe yang teradsorpsi logam transisi (TM:Co, Fe, Mn, Cr, dan V) yang berbeda dibang