（通訊員 吳疆鄂）1月29日，《美國化學會志》（Journal of the American Chemical Society）雜志發表了化學與化工學院楊利明研究團隊的研究成果《二維反?范特霍夫/勒貝爾陣列AlB6?ptAl?array納米片，具有很高的穩定性、非常獨特的幾何結構、新奇的三重狄拉克錐和狄拉克節點環、以及超導電性》（Two-Dimensional Anti-Van’t Hoff/Le Bel Array AlB6 with High Stability, Unique Motif, Triple Dirac Cones, and Superconductivity）?；瘜W與化工學院博士后宋冰宜為論文第一作者，楊利明是論文的唯一通訊作者，華中科技大學是唯一通訊單位。
自石墨烯發現以來，二維材料在科學界和工業界引起了廣泛興趣。有很多種二維材料在實驗上被制備出來，但是每種二維材料都有各自的局限性，相應的應用范圍和領域受到很大程度的限制。因而迫切需要設計和研發具有穩定性高、拓撲結構獨特、性質奇異的新型多功能二維材料。
楊利明課題組借助高性能計算日益強大的計算能力和預測能力，將晶體結構搜索與第一原理計算和分子動力學模擬相結合，系統深入地研究了二維AlB6納米片的晶體結構、電子結構、穩定性、力學性質、超導電性、化學鍵。研究結果表明2D AlB6納米片是一種極具前景且非常罕見的新型二維材料。全局最穩定結構AlB6?ptAl?array是一個極其罕見的平面四配位鋁（ptAl）陣列夾在兩個褶皺硼單層之間所形成的規整有序、緊密排列的高度穩定結構，分子動力學模擬表明AlB6?ptAl?array可在高溫（2080K）下穩定存在。力學性能比石墨烯優越，其面內楊氏模量比石墨烯大很多，電子結構計算表明：AlB6?ptAl?array是金屬性材料，狄拉克費米子，具有三重狄拉克錐和狄拉克節點環。更意外的是，AlB6?ptAl?array具有超導電性，Tc為4.7 K，令人驚奇的是，在12%的拉伸應變下，Tc大大升高到達30 K，遠高于液氫的溫度?；瘜W鍵分析表明鋁和硼之間主要是離子鍵，也包含一部分共價鍵，但是硼和硼之間主要是共價鍵。除了全局最穩定結構AlB6?ptAl?array之外，我們還預測了一系列亞穩態結構，分子動力學模擬和聲子譜計算表明這些亞穩態結構能夠穩定存在?？偟膩碚f，二維AlB6納米片呈現豐富的結構多樣性，其化學環境有多種配位模式（包括四、五、六、七、八）。這些優異性能為二維AlB6納米結構通向納米電子學和納米力學、甚至超導的應用奠定基礎。非常高的穩定性預示著這些新預測的AlB6二維納米片結構有望在實驗上被制備出來，并用于納米電子器件，力學器件，超導體等相關領域。該工作為二維鋁硼材料開辟了一個新分支，同時，也為二維反?范特霍夫/勒貝爾陣列的研究開辟了一個新領域。有望對理論預測和實驗制備新型二維材料的研究起到積極地促進和推動作用。
圖1，全局能量最小結構AlB6-ptAl-array的俯視圖，側視圖和斜視圖
圖2，AlB6-ptAl-array的電子結構
圖3，(a)具有聲子線寬的聲子色散譜，(b)聲子態密度(PhDOS)，(c)Quantum Espresso計算得到Eliashberg譜函數α2F(ω)和電子-聲子耦合強度λ，(d)態密度的費米能級N(EF)和對數平均頻率ωlog隨施加應變的演變圖，(e)EPC和Tc隨施加應變的演變圖。
該工作得到了國家自然科學基金面上項目（NSFC）、華中科技大學人才引進基金、華中科技大學自主創新基金等資助
論文鏈接：Two-Dimensional Anti-Van't Hoff/Le Bel Array AlB6 with High Stability, Unique Motif, Triple Dirac Cones, and Superconductivity, J. Am. Chem. Soc. 2019, DOI: 10.1021/jacs.8b13075, https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.8b13075
