(纯计算)湖南大学秦光照团队Phys. Rev. B: Janus石墨烯: 一种非化学Janus构型的二维半拉胀碳同素异形体

2024年3月11日，Phys. Rev. B在线发表了湖南大学秦光照教授课题组的研究论文，题目为《Janus graphene: A two-dimensional half-auxetic carbon allotrope with a nonchemical Janus configuration》，论文的第一作者为Linfeng Yu。

碳元素在化学反应中具有极强的键合能力和丰富的键合形式，如线性炔烃（sp）、平面烯烃（sp²）和四面体烷烃（sp³）键。石墨烯的优异性能，如超导和量子霍尔效应，促使研究人员将他们的兴趣从三维碳晶体扩展到二维碳晶体。这些有前景的碳构型合成和发现鼓励了具有特定技术兴趣的多功能碳单层的设计和筛选。

在此研究中，作者提出了一种非化学的本征Janus构型，并在一种称为Janus石墨烯的纯sp²杂化碳单层中进行了识别。在Janus石墨烯中，碳原子的自发单侧生长驱动了非化学Janus构型，这与MoSSe等常见Janus材料中的化学效应完全不同。在Janus石墨烯中发现了一种与结构无关的半拉胀行为（负泊松比），无论是拉伸还是压缩，该结构都能保持膨胀，这是p_z轨道的关键作用。凭借非化学Janus构型中出现的独特的半拉胀性，Janus石墨烯丰富了功能碳家族，成为微/纳米电子器件应用的一个有前途的候选材料。

图1 Janus石墨烯及其演变

图2 二维碳的拉胀行为

图3 Janus石墨烯的电子性质

论文链接

Yu, L., Xu, J., Shen, C. et al. Janus graphene: A two-dimensional half-auxetic carbon allotrope with a nonchemical Janus configuration. Phys. Rev. B, 2024, 109, L121402. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.109.L121402

其他相关文献

[1] Sheng, X., Yan, Q., Ye, F. et al. Tcarbon: A novel carbon allotrope. Phys. Rev. Lett., 2011, 106, 155703. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.106.155703

[2] Zhang, L., Yu, J., Yang, M. et al. Janus graphene from asymmetric two-dimensional chemistry. Nat. Commun., 2013, 4, 1443. https://doi.org/10.1038/ncomms2464