秋去冬來，北風(fēng)凜冽，科研人宅在實驗室搗鼓實驗；

寒來暑往，四季更替，計算人貓在電腦前撥弄數(shù)據(jù)！

1. Nature Computational Science：相對論性物質(zhì)的快速動力學(xué)模擬器

相對論動力學(xué)理論，在現(xiàn)代物理學(xué)的幾個領(lǐng)域中無處不在，在天體物理背景下的系統(tǒng)中找到了大規(guī)模的應(yīng)用，一直到亞核尺度，直到夸克膠子等離子體領(lǐng)域。這激發(fā)了人們對強大而高效的計算方法的探索，這些方法能夠精確地研究相對論狀態(tài)下的流體動力學(xué)，以及向流體動力學(xué)以外的過渡——原則上一直到彈道狀態(tài)。在此，為了解決這一挑戰(zhàn)，來自意大利費拉拉大學(xué)的D. Simeoni等研究者提出了一套有效模擬強(流體)和弱(稀薄氣體)相互作用狀態(tài)下相對論流動的相對論晶格動力學(xué)方案。該方法既可以處理無質(zhì)量粒子，也可以處理有質(zhì)量粒子，因此包括超相對論和輕度相對論。研究者還詳細(xì)討論了該方法在上述體系中模擬相對論流的計算性能，并展望了未來的應(yīng)用前景。

參考文獻：

Ambru?, V.E., Bazzanini, L., Gabbana, A. et al. Fast kinetic simulator for relativistic matter.?Nat Comput Sci?2, 641–654 (2022). https://doi.org/10.1038/s43588-022-00333-x

原文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s43588-022-00333-x

2.npj Computational Materials：A型反鐵磁NiI2雙分子層與鐵電In2Se3耦合的可切換半金屬豐度

電控制反鐵磁體的半金屬豐度，對基礎(chǔ)研究和實際應(yīng)用都具有重要意義。在此，來自濟南大學(xué)的Shengshi Li &?山東大學(xué)的Yanlu Li等研究者通過構(gòu)建由二維(二維) A型反鐵磁NiI2雙分子層(bi-NiI2)和不同厚度的鐵電In2Se3組成的van der Waals異質(zhì)結(jié)構(gòu)，提出了在bi-NiI2與In2Se3雙分子層(bi-In2Se3)近似的雙分子層(bi-In2Se3)中，半金屬性是可實現(xiàn)和可轉(zhuǎn)換的。bi-In2Se3的極化翻轉(zhuǎn)成功地驅(qū)動了bi-NiI2在半金屬和半導(dǎo)體之間的躍遷。這種有趣的現(xiàn)象是由極化場引起的能帶偏移和界面電荷轉(zhuǎn)移的共同作用引起的。此外，bi-NiI2的易磁化軸也依賴于bi-In2Se3的極化方向。應(yīng)變可以有效地控制異質(zhì)結(jié)構(gòu)中雙NiI2的半金屬豐度和磁性各向異性能。這些發(fā)現(xiàn)，不僅提供了實現(xiàn)和控制半元的可行策略。

參考文獻：

Wang, Y., Xu, X., Zhao, X. et al. Switchable half-metallicity in A-type antiferromagnetic NiI2 bilayer coupled with ferroelectric In2Se3.?npj Comput Mater?8, 218 (2022). https://doi.org/10.1038/s41524-022-00904-6

原文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41524-022-00904-6

3.npj Computational Materials：基于機器學(xué)習(xí)的晶態(tài)硅和非晶態(tài)硅晶界電導(dǎo)的穩(wěn)健組合建模

通過晶界的熱電輸運(GB)知識，對于設(shè)計納米結(jié)構(gòu)熱電材料至關(guān)重要，其中的輸運在很大程度上取決于GB原子結(jié)構(gòu)。在此，來自日本東京大學(xué)的Junichiro Shiomi等研究者，采用機器學(xué)習(xí)(ML)技術(shù)研究了用格林函數(shù)法計算的硅GB結(jié)構(gòu)與熱、電邊界電導(dǎo)(TBC和EBC)之間的關(guān)系。研究者利用無序描述子和原子密度，提出了一個涵蓋結(jié)晶-結(jié)晶和結(jié)晶-非晶界面的TBC的魯棒ML預(yù)測模型。研究者還建立了高精度的ML模型，來預(yù)測TBC和EBC及其比值，僅使用少量的晶體GBs數(shù)據(jù)。研究發(fā)現(xiàn)，原子間角和原子間距離的變化，分別是對TBC和EBC最有預(yù)測性的描述符。這些結(jié)果，證明了黑盒模型的魯棒性，并為熱導(dǎo)與電導(dǎo)解耦這一關(guān)鍵物理問題開辟了道路。

參考文獻：

Lortaraprasert, C., Shiomi, J. Robust combined modeling of crystalline and amorphous silicon grain boundary conductance by machine learning.?npj Comput Mater?8, 219 (2022). https://doi.org/10.1038/s41524-022-00898-1

原文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41524-022-00898-1

4.npj Computational Materials：基于單材料SnP3邏輯結(jié)的NOx傳感器電子指紋機制

在此，來自德國不萊梅雅各布大學(xué)的Agnieszka B. Kuc &?韓國科學(xué)信息技術(shù)院的Han Seul Kim等，通過一套第一性原理電子結(jié)構(gòu)計算，探索了基于SnP3的單材料邏輯結(jié)對有害NOx氣體的非凡傳感能力?；谌龑?單層SnP3的金屬/半導(dǎo)體特性，設(shè)計了由單一材料構(gòu)成的金屬-半導(dǎo)體-金屬側(cè)結(jié)作為傳感平臺。在電極-通道界面缺乏肖特基勢壘的情況下，根據(jù)電流-電壓特性精確檢測了SnP3層與氣體分子之間的氣體特異性電荷轉(zhuǎn)移。在SnP3襯底上具有強吸附強度和電荷轉(zhuǎn)移量的NOx氣體，被證明可以通過這種方式很好地檢測到，無論是電流的絕對大小還是在合理小的偏置電壓下作為傳感信號的負(fù)微分電阻(NDR)。這項工作，將為設(shè)計高靈敏度傳感器應(yīng)用的肖特基無阻隔金屬-半導(dǎo)體結(jié)，提供新的途徑。

參考文獻：

Ramzan, M.S., Kuc, A.B. & Kim, H.S. Electronic fingerprint mechanism of NOx?sensor based on single-material SnP3?logical junction.?npj Comput Mater?8, 220 (2022). https://doi.org/10.1038/s41524-022-00903-7

原文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41524-022-00903-7

5.JACS：雙金屬納米催化劑析氫反應(yīng)的局部結(jié)構(gòu)研究

亞-5納米雙金屬納米催化劑的原子三維結(jié)構(gòu)的揭示，挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)方法的局限性。值得注意的是，催化反應(yīng)中活性位點與附近配位環(huán)境之間的協(xié)同關(guān)系的識別，依賴于局部相和化學(xué)成分在短范圍內(nèi)的立體分布。在此，來自北京科技大學(xué)的Xianran Xing等研究者，作為一種典型的納米催化劑，研究了有序聚四氟乙烯雙金屬在析氫反應(yīng)中的作用。將對分布函數(shù)與反向蒙特卡羅相結(jié)合，確定了局部相對稱性、化學(xué)成分和原子分布。局部相段的分離為無序的富Pt的A1和Pt3Fe L12相，可以歸因于Pt56Fe44中HER活性和穩(wěn)定性的顯著提高。外層Fe被蝕刻后，剩余的無序偏析為放電和電化學(xué)解吸反應(yīng)提供了大量的活性Pt位點。它導(dǎo)致了局部成鍵的鉑對，使吸附的氫原子更容易重組。目前的研究，將為雙金屬納米催化劑的局部范圍提供結(jié)構(gòu)性的見解，并對創(chuàng)造新的、低成本的納米催化劑有價值。

參考文獻：

Qiang Li, He Zhu, Xiaoyu Chen, Hui Liu, Yang Ren, Yanan Chen, Koji Ohara, Lihui Zhou, Jun Chen, Jinxia Deng, Jun Miao, Kun Lin, Xiaojun Kuang, and Xianran Xing. Local Structure Insight into Hydrogen Evolution Reaction with Bimetal Nanocatalysts.?Journal of the American Chemical Society?Article ASAP DOI: 10.1021/jacs.2c07844

原文鏈接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c07844