进展 | 二维材料及异质结的高通量计算取得重要进展

随着 科技 的发展，传统电子元器件在不断微型化过程中面临着诸多挑战。寻找新材料、新结构和新原理器件是推动信息化器件进一步发展的关键。近年来，二维材料由于仅有单个或几个原子层厚度，量子效应凸显，呈现出许多区别于传统三维材料的 新奇物性和卓越性能 ，有望成为新原理型光、电、磁等器件的核心材料。因此， 探索 具有优异性能的新型二维功能材料、研究其新奇物性并构筑基于二维材料的新原理器件，对二维材料的实际应用具有重要意义 。

最近，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心纳米物理与器件实验室N11组 潘金波副研究员、张艳芳博士、杜世萱研究员 与天普大学 严琪闽教授 等人合作，在 二维层状材料 及 异质结 的新奇物性方面取得重要进展。 他们设计了正方形晶格结构在应力下的演化模型，通过分析 二维平面结构 和 起伏结构 在应力下可能的演化过程，提出了一个能够使材料产生 负泊松比 的机制 ，即： 材料具有起伏结构，并且次近邻原子间相互作用较弱 （图1）。

结合 大数据挖掘 和 高通量计算 ， 他们从二维材料数据库中搜索到一个具有类似模型结构的二维材料家族，即具 有p4mm二维空间群的过渡金属硫族和卤族化合物MX ，其中M为V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ag，X为Se，Cl，Br，I（图2）。

理论计算表明，当金属原子3d轨道满占据时，体系具有较弱的次近邻相互作用，导致负泊松比的发生，与模型预测结果一致。 本工作中结构模型演化分析结合大数据材料挖掘的方式，极大地提高了二维负泊松比材料的 探索 效率，为研究具有优异力学性质的二维材料提供了有价值的参考 。该工作近期发表在 npj Computational Materials 6, 154 (2020)上。

他们还提出了一种 通过构筑二维磁性范德华异质结来实现 量子反常霍尔 (QAH)效应的方法， 以突破传统本征磁性拓扑绝缘体数量稀少这一瓶颈 。通过寻找两个具有特定能带带边结构的二维（通常是拓扑平庸的）磁性半导体化合物的组合，使得它们 形成具有拓扑非平庸能带结构的III型异质结 （图3）。

结合基于对称性分析的理论模型、大数据挖掘以及高通量计算方法 ，他们预测了8种具有QAH效应的异质结候选材料，这些异质结材料由MXY化合物(M=金属原子，X=S，Se，Te，Y=F，Cl，Br，I)中二维铁磁半导体材料构成。以MnNF/MnNCl为例，理论上直接计算了该异质结的电子结构（图4）和拓扑不变量（陈数）以及手性边缘态（图5）

计算结果表明MnNF和MnNCl在FM-stacking方式下能产生量子反常霍尔效应(QAH)，与基于对称性分析的理论模型结果一致 。这项工作展示了如何 将数据驱动的材料科学与基于对称性分析的理论模型相结合 ，寻找具有QAH效应和其他奇异量子态的新型异质结量子材料。该研究结果近日发表在 npj Computational Materials 6, 152 (2020)上。

文章下载链接：

https://www.nature.com/articles/s41524-020-00424-1

https://www.nature.com/articles/s41524-020-00419-y

原文标题： 二维材料及具有量子反常霍尔效应二维材料异质结的高通量计算取得重要进展

32 锗(zhe)

化学元素周期表读音&口诀

读音

1氢(qing)2氦(hài) 3锂(11) 4铍(p1)5硼(péng) 6碳(tàn)7 氮(dàn)8氧(yng) 9氟(fū) 10氖(nǎi)11 钠(nà) 12镁(mei)13 铝(10) 14硅(gui)15 磷(lfn) 16 硫(liu)17氯(10)18氩(yà) 19钾(jiǎ) 20 钙(gài)21 钪(kàng) 22钛(tài)23钒(fán)24铬(gè)25锰(meng)26铁(tie)27钴(gū)28镍(niè) 29铜(tóng)30 锌(xīn)31镓(jiā)32 锗(zhe)33 砷(shen)34 硒(xī)35 溴(xiù)36 氪(ke)

37铷(rú)38 锶(s1)39钇(y1)40锆(gào)41 铌(n1)42钼(mù)43 锝(dé)44 钌(liǎo)45铑(lǎo) 46 钯(bǎ)47 银(y1n) 48 镉(gé)49 铟(yin)50 锡(x1)51 锑(t)52 碲(di)53 碘(diǎn)54 氙(xiān) 55 铯(sè)56 钡(bè i)57 镧(lán)58 铈(sh))59 镨(p)60 钕(n0)61 钜(pō)62钐(shàn)63 铕(you)64 钆(gá)65 铽(tè)66 镝(dr)67 钬(hu)68 铒(ēr)69 铁(di)70 镜(v))71镥(l)72 铪(hā)73 钽(tǎn)74 钨(wa)75 铼(lái)76 锇(é) 77 铱(yi)78 铂(bo)79金(jin) 80 汞(gǒng)81铊(tā)82 铅(qiān)83 铋(b))84 钋(pō)85砹(ài)86 氡(dong)87 钫(fàng)88 镭(léi)89 锕(à)90钍(tū)91镤(pú)92 铀(yóu)93 镎(ná)94 钚(bù)95 镅(méi)96 锔(ju)97锫(péi)98 铜(kǎi)99 镶(āi)100镄(fei)101 钔(mén)102 锘(nuò)103 铹(láo) 104钅卢(lú)105 钅 杜(dù)106 钅喜(x1)107金波(bo)108钅黑(hei)109钅麦(mài)110钅达(d6)111钅 仑(lūn)

总是晚睡的危害一、晚上9-11点为免疫系统（淋巴）排毒时间，此段时间应安静或听音乐 。二、晚间11-凌晨1点，肝的排毒，需在熟睡中进行。三、凌晨1-3点，胆的排毒，亦同。四、凌晨3-5点，肺的排毒。此即为何咳嗽的人在这段时间咳得最剧烈，因排毒动作已走到肺；不应用止咳药，以免抑制废积物的排除。五、凌晨5-7点，大肠的排毒，应上厕所排便。六、凌晨7-9点，小肠大量吸收营养的时段，应吃早餐。疗病者最好早吃，在6点半前，养生者在7点半前，不吃早餐者应改变习惯，即使拖到9、10点吃都比不吃好。七、半夜至凌晨4点为脊椎造血时段，必须熟睡，不宜熬夜。-- 熬夜的危害※ 不规律的睡眠及压力，会影响内分泌代谢不完全，造成皮肤水分流失，容易导致皱纹出现、皮肤暗淡、长暗疮、黑眼圈加重等，尤其是上完妆后情况会更糟，妆非常难化均匀。在一连串的熬夜之后，如果觉得脸紧紧的、痒痒的，有脱屑情况，还可能会患脂漏性皮炎。※ 从健康的角度讲，熬夜的害处多多。因为人若总是熬夜最容易疲劳、精神不振，人体的免疫力也会跟着下降。感冒、胃肠感染、过敏等等都会找上你。※ 如果长时间熬夜，更会慢慢地出现失眠、健忘、易怒、焦虑不安等神经、精神症状。过度劳累使身体的神经系统功能紊乱，引起体内主要的器官和系统失衡，比如发生心律不齐、内分泌失调等等，严重的就会导致全身的应激状态、感染疾病的几率相应增强。疲劳症状强烈的人比一般人患上呼吸、消化系统、循环器官等各种感染症的机会也增加许多。睡眠专家认为：睡眠是新陈代谢活动中重要的生理过程。没有睡眠就没有健康，睡眠不足，不但身体消耗得不到补充，且由于激素合成不足，会造成体内环境失调。美国的免疫学家在对睡眠和人体免疫做了一系列研究后认为，睡眠除了可以不可以消除疲劳，还与增强免疫力、抵抗疾病的能力有着密切关系。有充足睡眠的人血液中的T淋巴细胞和B淋巴细胞均有明显上升，而这两种细胞正是人体内免疫力的主力军。困倦是大脑相当疲劳的表现，不应该等到这时才去睡觉。只有养成定时睡觉的习惯，保证每天睡眠时间不少于7小时，才能维持睡眠中枢生物钟的正常运转。所以，年轻人也应该学会控制我的生活习惯，不让自然节律被打乱，陷入恶性循环。熬夜危害健康人类对宇宙日夜交替的规律非常敏感，好像人体内有个钟表，使人们遵循自然界的规律，“日出而作，日落而息”。随着现代生活节奏的加快，熬夜的人日益增多，上至古稀老人，下至小学高年级的学生，当然更多的是广大知识分子。须知，总是熬夜是一种不科学的生活方式，长此以往会损害人体健康。现代医学研究发现，健康的生活习惯和有规律的睡眠可使体内的荷尔蒙正常分泌，并保持相对平衡，从而保证生命器官在一个稳定的内环境中工作。如果总是熬夜，正常运行规律就会被打乱，激素的分泌规律也将改变，使生命器官遭受不同程度的损害，从而危害健康，甚至缩短寿命，有人对长时间熬夜的人和坚持早睡早起的人进行对照研究，发现总是熬夜的人长时间处于应激状态，一昼夜体内各种激素的分泌量有些早睡早起的平均高50％，尤其是过多地分泌肾上腺素和去甲肾上腺素，使血管收缩有些早睡早起的人高50％。此外，长时间熬夜的人更容易遭受癌症之害，因为癌变细胞是在细胞分裂中产生的，而细胞分裂多在睡眠中进行。熬夜使睡眠规律发生紊乱，影响细胞正常分裂，从而导致细胞突变，产生癌细胞。据报载，中国知识分子平均寿命有些其它同龄人少10岁，究其原因，这与知识分子多年来负担过重，总是熬夜不无关系.熬夜的危害（to morose dog)习惯熬夜的人越来越多了。甚至，对于有些人，熬夜已经成为生活方式的一部分。但是，从健康的角度讲，熬夜还是害处多多的。熬夜会对身体造成多种损害：●总是疲劳，免疫力下降：人体总是熬夜，所造成的后遗症，最严重的就是疲劳、精神不继；人体的免疫力也会跟着下降，自然的，感冒、胃肠感染、过敏原等等的自律神经失调症状都会找上你。●头疼：熬夜的隔天，上班或上课时总是会头昏脑胀、注意力无法集中，甚至会出现头疼的情况，长时间熬夜、失眠对记忆力也有无形的损伤。●黑眼圈、眼袋：夜晚是人体的生理休息时间，该休息而没有休息，就会因为过度疲劳，造成眼睛周围的血液循环不良，而引起黑眼圈、眼袋或是白眼球布满血丝。●皮肤干燥、黑斑、青春痘：晚上11时到凌晨3时是美容时间，也就是人体的经脉运行到胆、肝的时段。这两个器官如果没有获得充分的休息，就会表现在皮肤上，容易出现粗糙、脸色偏黄、黑斑、青春痘等问题。对于不习惯早睡的人来说，最迟也要在凌晨1时的养肝时间进入熟睡期。且，更糟糕的是，长时间熬夜会慢慢地出现失眠、健忘、易怒、焦虑不安等神经、精神症状。在不得不熬夜时，事先、事后做好正在准备和保护是十分必要的，至少可以不可以把熬夜对身体的损害降到最低。首先是虽然晚睡但按时进餐，且要保证晚餐的营养丰富。多补充一些含维生素C或含有胶原蛋白的食物，利于皮肤恢复d性和光泽。鱼类豆类产品有补脑健脑功能，也应纳入晚餐食谱。熬夜过程中要注意补水，可以不可以喝枸杞大枣茶或菊花茶，既补又有去火功效。其次，晚睡不“晚洗”。一般而言，皮肤的作息时间是在22：00～23：00之间进入晚间保养状态。这时是皮肤吸收养分的好时机。如果有条件的晚睡族群，在这段时间里，一定要进行一次皮肤清洁和保养。用温和的洁面用品清洁之后，涂抹一些保湿营养乳液，这样，皮肤在下一个阶段虽然不可以正常进入睡眠，却也能正常得到养分与水分的补充。熬夜之后，最好的保护措施自然是“把失去的睡眠补回来”。如果做不到，午间的10分钟小睡也是十分有用的。此外，打打羽毛球，多去户外走动，有助于你的身体健康和精神愉快，也是摆脱熬夜后萎靡状态的好办法

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