创建非晶材料结构 铝隧道结是各种电子设备的关键部件。这些被称为约瑟夫森结(JJ)的超导隧道结是超导量子比特的主要组成部分之一,这是量子计算机竞赛中最受欢迎的量子比特技术。在这项模拟研究中,作者将JJ结构建模为两个铝电极,之间被一层薄的非晶氧化铝隔开,并提出了一项结合分子动力学、原子半经验方法(密度泛函紧束缚)和非平衡格林函数的计算研究,以研究这些结器件的电子结构和电流,尝试理解非晶氧化物势垒的结构如何影响性能和缺点。结果表明,与铝氧配位相关的非晶势垒的原子性质敏感的影响伏安特性、电阻和临界电流。氧化物化学计量数是一个重要参数,可导致电阻和临界电流的几个数量级变化。模拟进一步说明了由于具有相同化学计量、密度和势垒长度的非晶势垒之间原子结构的微小差异而产生的可变性。结果还证实,通过势垒的电荷传输主要由金属传导路径控制。(Lapham, P.; Georgiev, V. P. Computational Study of Oxide Stoichiometry and Variability in the Al/AlOx/Al Tunnel Junction. Nanotechnology 2022, 33 (26), 265201. https://doi.org/10.1088/1361-6528/ac5f2e) 验证制备材料的复杂结构 有关无定形硒结构的结果包含许多不确定性和矛盾,特别是关于聚合链与单体环谁更具优势。由于硒的晶体同素异形体在配位数、键长、键角和二面角方面的相似性,衍射径向分布函数的分析具有不确定性。在这里,作者采用了一种非常不同的方法,通过结构相变分析探讨了热力学不稳定非晶态的分子对称性,使用扫描透射电子显微镜验证了转化的亚稳态和稳定晶体结构的结构。此外,考虑到实验技术无法证实玻璃态半导体中精确的三维原子排列,作者使用基于力场的分子动力学进行了模拟,设计了一种真正的气相沉积过程,利用经验分子气相组成和密度将硒分子沉积到衬底上。模拟得到的气相沉积和熔融淬火样品的径向分布函数与实验非常吻合。实验和分子动力学分析的结合表明,气相沉积和熔融淬火的玻璃态/非晶态硒的结构非常不同,二者的主体分别基于环和链,反映了母相在热力学平衡中的主要结构。(Goldan, A. H., et al. Molecular Structure of Vapor-Deposited Amorphous Selenium. Journal of Applied Physics 2016, 120 (13), 135101. https://doi.org/10.1063/1.4962315) 分子动力学模拟得到的结构。两种颜色分别表示环状与链状结构(a:熔融淬火;b:气相沉积)。 验证分子体系自组装结构 完全芳香的螺旋烯是构建固有手性π-共轭大环纳米碳的有吸引力的构建块。这些迄今罕见的分子结构被认为具有显著的(手性)光学性质、自组装、电荷/自旋传输、诱导环电流或甚至Möbius拓扑结构。本文报道了以角二苯并[5]螺旋烯单元为顶角、以线性反式-苯乙烯-4,4′-二基连接体为边的螺旋手性大环的合成。使用空气AFM的优化PeakForce模式,可以研究螺旋烯环三聚体在HOPG表面上的其他高度移动立体异构体的自组装。无论立体化学如何,发现这些大环的边对边相互作用的强烈偏好在有序的二维纳米晶体中形成非常长的平行一维分子条纹,这一结果也得到了分子动力学模拟的验证。最初引入大环以提高溶解度的六个三苯甲基基团,在大环的自组装中充当关键的“分子Velcro”系统,可以将它们之间的范德华相互作用最大化。(Houska, V., et al. Helicene-Based π-Conjugated Macrocycles: Their […]