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应变诱导的铁电性和压电性...
迄今为止，简单二元材料类中的铁电性 (FE) 已引起人们对其多功能应用的极大兴趣。具体而言，利用第一性原理密度泛函计算预测了岩盐氧化物中的 FE 有序性 [1]。参考文献 [2] 指出，利用外延应变确实可以在铁磁岩盐 EuO 中诱导铁电性，从而使其具有多铁性 [3]。实验上，可以通过合适基底上的晶格失配、拉伸薄膜或通过化学掺杂剂来调整应变 [4,5]。外部应变已被用于诱导新型金属-绝缘体转变 [6] 和层状氧化物中的极性-非极性转变 [7]。此外，在 c 方向施加正应变时，电场可以在最初中心对称的氧非化学计量氧化物 Gd 掺杂 CeO 2-x 中诱导化学膨胀和高压电性 [8]。
相对论中的量子信息：量子场论测量的挑战
拟议的深空量子实验将能够探索相对论效应很重要的领域的量子信息问题。在本文中，我们认为，将量子信息论适当扩展到相对论领域需要用量子场论 (QFT) 概念来表达所有信息概念。这项任务需要一个可行的 QFT 测量理论。我们提出了构建这种理论的基本问题，特别是与 QFT 基础中长期存在的因果关系和局部性问题有关的问题。最后，我们介绍了正在进行的量子时间概率计划，用于构建一种测量理论，该理论 (i) 原则上适用于任何 QFT，(ii) 允许对所有相关的因果关系和局部性问题进行第一性原理研究，以及 (iii) 它可以直接应用于当前感兴趣的实验。
使用优化的 Slack 模型对晶格热导率进行高通量计算评估
设计及其应用，2,4 其中仅需最少的时间和资源即可快速评估 k 是关键。有很多可用的方法来评估 k 。基于第一性原理的非谐晶格动力学 (ALD) 是过去几年中广泛采用的方法。5 然而，使用大型超胞进行的太多力计算虽然可以部分重建，但非常耗时耗资源，6 这限制了其在高通量计算预测 k 中的实际应用。或者，使用经验模型评估 k 是一种更有效、更可行（计算成本更低）的方法，例如 Debye-Callaway 模型、7-9 Slack 模型、10 等。特别是，Slack 模型已广泛应用于评估许多材料的 k，11-13 显示出快速预测 k 和洞察热传输的潜在能力。14-16
光伏材料 CsMI3 (M = Pb, Sn) 中的应变诱导结构相变、电极化和异常电特性
近年来由于人们环保意识的提高，将太阳能直接转化为电能引起了人们的极大关注。1,2有机-无机卤化物是一种光电转换材料，由于其成本较低、原料丰富，主要用于染料敏化太阳能电池（DSC），尤其是这种CH3NH3PbI3材料。3 – 6几十年来，CH3NH3PbI3材料的光伏效率已经达到近20％，但由于有机分子的挥发性和热力学不稳定性，实用性有待提高。7,8最近，基于第一性原理计算，已报道了一种稳定的六方相，其具有共面的PbI6八面体，而不是CH3NH3PbI3的角连接八面体。 9而全无机卤化物不仅弥补了有机分子热力学不稳定的特性，而且保持了较高的光伏效率。10-12大量研究表明，最理想的光伏材料具有
核物理工具 - 机器学习、人工智能和量子计算召集人：Valerio Bertone（CEA Paris-Saclay）、Jana N. Günth
在核物理领域，机器学习的应用已在核实验、核天体物理和各种计算密集型任务等领域得到探索，如图 1 所示。在核物理实验中，机器学习算法已用于处理大型数据集，帮助识别粒子、改进事件重建，并允许进行实验设计和控制。在核天体物理领域，机器学习已用于分析信号，这在处理来自嘈杂太空环境的数据时特别有用。它还有助于确定致密物质的性质，这对于理解某些天体事件至关重要。机器学习还有利于应对计算密集型挑战。它已应用于强子结构和核碰撞 [参见 TWG 1 和 3]、天体物理模拟 [参见 TWG 4]，尤其是应用于格点 QCD [参见 TWG 1]（一种第一性原理方法），以增强我们对核物质的理解。
HfN2 单层：一种具有……的新型直接带隙半导体
寻找具有直接带隙和高载流子迁移率的二维 (2D) 稳定材料因其在电子设备中的应用而受到广泛关注。利用第一性原理计算和粒子群优化 (PSO) 方法，我们预测了一种具有二维空间全局最小值的新型 2D 稳定材料 (HfN 2 单层)。HfN 2 单层具有直接带隙 (∼ 1.46 eV)，根据变形势理论预测其具有高载流子迁移率 (∼ 10 3 cm 2 · V − 1 · s − 1)。在应变条件下，通过施加简单的外部应变可以很好地保持和灵活调节直接带隙。此外，新预测的 HfN 2 单层具有良好的热稳定性、动力学稳定性和机械稳定性，这通过从头算分子动力学模拟、声子色散和弹性常数得到了验证。这些结果表明 HfN 2 单层是未来微电子器件中很有前途的候选材料。
揭示缺陷主导的血红素析氧活性
氧电催化对于先进的能源技术至关重要，但由于缺乏地球上含量丰富的高活性催化剂，仍然存在极大的挑战。在此，通过纳米结构和缺陷工程，我们通过将天然存在但通常不活跃的赤铁矿 (Ht) 转化为具有氧空位 (Ov-Hm) 的赤铁矿 (Hm) 来增强其催化性能，使其成为一种高效的氧气析出反应 (OER) 催化剂，甚至优于最先进的催化剂 IrO 2 /C，在 250 mV 的较低过电位下电流密度为 10 mA/cm 2。第一性原理计算表明，Hm 表面上的降维和缺陷会局部改变吸附位点周围的电荷，从而降低 OER 过程中的势垒。我们的实验和理论见解为从天然存在且丰富的材料中开发用于 OER 应用的高活性电催化剂提供了一条有希望的途径。
二维材料中可能存在的 Kitaev 量子自旋液态......
量子自旋液体 (QSL) 形成一种极不寻常的磁态，其中自旋高度相关且直至最低温度仍相干地波动，但没有对称性破缺，也没有形成任何静态长程有序磁性。这种有趣的现象不仅本身具有重大的基础意义，而且为量子计算和量子信息带来了希望。在不同类型的 QSL 中，精确可解的 Kitaev 模型备受关注，其中大多数候选材料（例如 RuCl 3 和 Na 2 IrO 3 ）具有有效 S =1/2 自旋值。在这里，通过广泛的基于第一性原理的模拟，我们报告了对 Kitaev 物理和外延应变铬基单层（如 CrSiTe 3 ）中可能的 Kitaev QSL 态的研究，这些单层具有 S =3/2 自旋值。因此，我们的研究将 Kitaev 物理学和 QSL 的研究范围扩展到 3 d 过渡金属化合物。
时间相关密度泛函理论的最小辅助基组及其与紧束缚近似的比较：应用于银纳米
通过第一性原理方法对等离子体纳米粒子的光谱进行建模需要耗费大量的计算资源，因此需要具有高准确度/计算成本比的方法。本文，我们表明，如果在辅助基组中每个原子仅采用一个 s 型函数，并采用适当优化的指数，则可以大大简化时间相关密度泛函理论 (TDDFT) 方法。这种方法（称为 TDDFT-as，代表辅助 s 型）可以预测不同尺寸和形状的银纳米粒子的激发能量，与参考 TDDFT 计算相比，平均误差仅为 12 meV。TDDFT-as 方法类似于线性响应处理的紧束缚近似方案，但适用于原子跃迁电荷，这里精确计算（即没有来自群体分析的近似）。我们发现，原子跃迁电荷的精确计算大大改善了宽能量范围内的吸收光谱。
硫族化物钙钛矿 YScS3 作为潜在的 p 型...
摘要：透明导电材料 (TCM) 已广泛应用于触摸屏、平板显示器和薄膜太阳能电池等光电应用。TCM 的这些应用目前以 n 型掺杂氧化物为主。由于空穴迁移率低或 p 型掺杂瓶颈，高性能 p 型 TCM 仍然缺乏，这阻碍了高效的器件设计和透明电子等新应用。在这里，基于第一性原理计算，我们提出硫族化物钙钛矿 YScS 3 作为一种有前途的 p 型 TCM。根据我们的计算，它的光吸收起始点高于 3 eV，这使得它对可见光透明。它的空穴电导率有效质量为 0.48 m 0 ，是 p 型 TCM 中最小的之一，表明空穴迁移率增强。它可以通过阳离子位点上的 II 族元素掺杂为 p 型，所有这些都会产生浅受体。结合这些特性，YScS 3 有望提高 p 型 TCM 相对于 n 型 TCM 的性能。