🔬 Новости науки. Новые высокоплотные фазы германена

Германен - двумерный аналог графена на основе германия - привлекает все большее внимание исследователей благодаря выдающимся электронным, оптическим и термоэлектрическим свойствам, а также богатым возможностям химической функционализации. Хорошо известна гексагональная фаза германена (h-германен). Другие же аллотропные формы, такие как - пента- или тетра- германены, изучены лишь фрагментарно. Международный коллектив исследователей из Вьетнама и Новой Зеландии провел систематическое исследование фазовых переходов, индуцированных сжатием, в аморфном и кристаллическом h-германене и впервые обнаружил принципиально новую аллотропную форму в виде “треугольных сот” (tr.h-германен). Работа опубликована в журнале Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures.

🎯 Ключевые результаты (МД + DFT):
• Численный эксперимент: кристаллический, аморфный и переохлажденный жидкий германен подвергались ступенчатому изотермическому двуосному сжатию вплоть до двукратного увеличения плотности при различных температурах. Расчеты выполнены методом классической молекулярной динамики (LAMMPS, потенциал Стиллинджера–Вебера). ⚡️
• Маршрут фазовых превращений кардинально зависит от исходного состояния вещества: аморфный и переохлажденный жидкий германен последовательно проходят через пента-фазу (пятиугольники) и тетра-фазу (четырёхугольники), тогда как кристаллический образец перескакивает сразу из гексагональной в тетра-фазу - пента-стадия полностью выпадает из-за отсутствия топологических дефектов-прекурсоров в кристаллической решетке.
• Финальный продукт обоих маршрутов - новая высокоплотная структура типа “треугольных сот” (tr.h-германен). DFT-расчеты подтвердили, что гофрированная модификация этой фазы энергетически выгоднее плоской.
• Структурная устойчивость tr.h-германена доказана как в свободноподвешенном состоянии, так и при эпитаксиальном размещении на подложке из гексагонального нитрида бора (h-BN). В последнем случае материалы взаимодействуют посредством слабых ван-дер-ваальсовых сил.

🌟 Общий вывод: Авторы впервые показали, что сценарий фазовых переходов при сжатии германена принципиально определяется типом исходной структуры - аморфной, переохлажденной жидкостью или кристаллом. Существование и стабильность новой формы - "треугольно-сотового германена" - подтверждены как данными молекулярной динамики, так и расчетами из первых принципов. Полученные результаты расширяют семейство двумерных германиевых материалов и создают основу для направленного проектирования наноструктур с заданными электронными, топологическими и термоэлектрическими характеристиками.

📄 С публикацией можно ознакомиться по ссылке: https://doi.org/10.1016/j.physe.2026.116516

#наука #германен #2Dматериалы #МолДинамика #DFT