《聚鍺烷納米線和線性低聚鍺烷的結構和光電性能模擬》是依託南京大學，由法偉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：聚鍺烷納米線和線性低聚鍺烷的結構和光電性能模擬
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：法偉
- 依託單位：南京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
第IVA族元素有機聚合物是當前納米和材料科學研究的前沿熱點課題，在光電導、非線性光學材料等方面有廣泛的套用前景。最近，線性苯基異丙基六鍺烷的成功合成燃起了人們對有機鍺聚合物的研究興趣。本項目以探索聚鍺烷納米線和線性低聚鍺烷的結構和物性為目標，採用第一性原理數值模擬研究不同側基或不同取代基取代苯基鄰、間、對位時聚鍺烷納米線和線性低聚鍺烷的結構穩定性，並進而研究它們的電子、光學和輸運性質，對其在納米光電子器件方面的可能套用提供分子水平的材料設計；研究不同主鏈長度下線性苯基異丙基低聚鍺的光學性質，分析鍺-鍺鏈長改變對其光學性質的影響；考察力學應變對聚鍺烷納米線和線性低聚鍺烷電學性質的影響，嘗試通過改變力學形變大小的方法來實現有目的地調諧聚鍺烷納米線和線性低聚鍺烷電子性能的可能性，為設計新型納米半導體材料提供理論基礎。
結題摘要
經過四年的努力，該項目新型納米材料的結構預測和物性模擬研究上取得了一些進展。開展的主要研究工作為： 1、採用第一性原理計算了聚鍺烷納米線的線性和非線性光學性質；模擬了聚鍺烷納米線和線性低聚鍺烷的紅外和Raman譜；研究了不同側基、主鏈鏈長、有機取代基條件下線性低聚鍺烷的量子電導。 2、採用密度泛函理論計算預測了兩種新的穩定的內嵌金屬硼球烯Na@B40和Ba@B40，發現除了尺寸因素，金屬與硼原子之間的相互作用也是決定金屬原子能否被B40穩定包裹的一個關鍵因素。 3、通過第一性原理計算預言了非共面反鐵磁態的層狀材料體系K0.5RhO2可實現量子化的拓撲霍爾效應，且有一個0.22 eV的能隙。 4、基於第一性原理計算研究了一些新型的納米層狀材料，如含氧硫族化合物BiCuOCh (Ch=S, Se, and Te)、鹵化多孔磷烯、二維黑磷的衍生材料CaP3等的結構和物性，得到了一系列有意義的結果。例如，發現鹵化多孔磷烯具有極好的抗氧化性，並保持了很高的電子遷移率，是一種極佳的寬頻半導體二維結構，在納米電子學和光電子學等領域具有很好的套用前景。 5、利用第一性原理理論計算模擬研究了過渡族金屬硫屬化合物/碲化物的磁性質和熱性質，得到了如下理論結果。Td-WTe2具有極低的熱導率，使其可能在熱絕緣和熱電材料方面有許多套用。ZrSiS具有出眾的磁阻性質，可能套用於磁感測器。通過研究溫度對WTe2晶格和電子結構的影響，發現熱膨脹並不是溫度引發的磁阻的快速減小的主要原因。 6、利用第一性原理計算證明了第二類外爾半金屬在準經典條件下會出現各向異性的ABJ效應，深化了對第二類外爾半金屬材料這一類新的拓撲材料物理的認識。通過理論研究不同體積下ZrTe5和HfTe5的結構和拓撲性質，清楚地證明了當晶體延展時，從強拓撲經Dirac半金屬態向弱拓撲的轉變，為存異的實驗結果給出了一個統一的解釋。 受該項目基金資助完成的SCI收錄的學術論文共15篇，另有一篇論文已正式被美國化學學會的期刊ACS Applied Nano Materials接受，將於近期發表。
