近日，湘潭大學物理與光電工程學院2015級物理學韶峰班本科生尹衡闖同學以第一作者身份在物理學著名學術期刊《物理學評論B（快速通訊）》[Phys. Rev. B. （RC）]上發表學術論文：“Stone-Wales graphene: A Two Dimensional Carbon Semi-Metal with Magic Stability”。

論文鏈接：

https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.99.041405

《物理學評論B》是美國物理學會（American Physical Society）主辦的物理學術期刊之一，主要發表凝聚態物理領域的高水平前沿學術成果，是國際物理學界廣泛認可的享有高度學術聲譽的期刊之一。該期刊的快速通訊欄目旨在以快速出版的方式發表學術界普遍關注的重要研究成果。

尹衡闖是湘潭大學首屆物理學韶峰實驗班學生，也是物理與光電工程學院第一位在該期刊和該欄目發表學術論文的本科學生，他2018年暑期參加北京大學夏令營并獲評優秀學員，目前已被北京大學免試錄取為直博研究生。

石墨烯是一種單原子層的二維蜂窩狀結構，因具有許多奇特的物理性質而受到人們的廣泛關注。除了機械剝離法外，人們發展了化學氣相沉積法、分子束外延生長法和有機小分子自組裝等方法來制備石墨烯；但考慮到不同的生長條件，如基底、溫度、壓強等的不同，可能制備得到不同晶體構型的二維石墨烯異構體。近十年來，如何從理論上快速高效地預測出可能穩定存在的新型二維石墨烯異構體一直是計算凝聚態物理中的重要研究熱點之一。

2017年9月開始，尹衡闖在學術導師何朝宇博士的指導下，進行二維石墨烯異構體的第一性原理預測研究。尹衡闖利用Python編寫程序，實現根據指定平面群、晶格信息和非等價點數而自動產生隨機結構的功能，并結合何朝宇博士等人前期開發的晶體結構搜索代碼RG2（Phys. Rev. B., 97, 014104 ,2018）的結構優化功能，成功預測出31個全新的二維sp2碳晶體結構；并利用第一性原理方法系統研究了這些二維石墨烯異構體的穩定性和電子性質。

他們的研究發現，一個可由Stone-wales缺陷周期性拓撲而成的二維碳結構（SW-graphene）在能量上穩定于前人所提出的所有石墨烯異構體，在動力學上也是穩定的；進一步研究發現了SW-graphene在其缺陷態系列中具有“幻數”穩定性，并可通過簡單的“能量劈裂和反轉”模型得到定性解釋。

這些研究結果極大豐富了人們對石墨烯異構體的認識，為石墨烯的進一步應用提供了理論基礎。以上研究成果發表在2019年1月26日出版的第17期《物理評論B：快速通信》上。該工作得到了國家自然科學基金、教育部創新團隊項目及湘潭大學基礎學科拔尖人才培養計劃的支持。

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責任編輯：殷鵬飛