[发明专利]一种二维材料纳米带边界重构结构预测方法

权利要求书

1.一种二维材料纳米带边界重构预测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1，输入二维材料纳米带模型；

步骤2，利用粒子群优化算法PSO随机搜索二维材料纳米带模型的边界重构结构，得到若干差异二维材料纳米带边界重构结构；

步骤3，利用VASP软件对若干差异二维材料纳米带边界重构结构进行优化，在优化后的二维材料纳米带边界重构结构中筛选能量最低的纳米带边界重构结构；

步骤4，根据边界形成能和二维材料原子的最外层价电子数及成键方式，分析能量最低的纳米带边界重构结构的稳定性，筛选获得最佳的边界重构结构。

2.如权利要求1所述的一种二维材料纳米带边界重构预测方法，其特征在于，所述方法还包括：

步骤5，在最佳边界重构结构基础上，根据step-flow growth of crystal思想向边界重构结构靠近边界处添加不同数目的原子；

步骤6，采用VASP软件对添加不同原子的边界重构结构进行结构优化，计算优化后边界重构结构的相对能，最终筛选出二维材料纳米带的最佳生长路径。

3.如权利要求2所述的一种二维材料纳米带边界重构预测方法，其特征在于，步骤5中添加的原子数目大于三个成核所需的原子数目。

4.如权利要求1所述的一种二维材料纳米带边界重构预测方法，其特征在于，步骤1中在输入的二维材料纳米带模型不添加原子的一边，添加氢原子进行钝化处理，添加的氢原子以及边界处靠近氢原子的原子固定不动。

5.如权利要求1所述的一种二维材料纳米带边界重构预测方法，其特征在于，步骤1中的二维材料纳米带模型预先构建得到，构建的二维材料纳米带模型包括沿不同晶向截取二维材料纳米带获得的模型。

6.如权利要求1所述的一种二维材料纳米带边界重构预测方法，其特征在于，步骤1中输入的二维材料纳米带模型在x方向具有周期性，在y和z方向添加有真空层。

7.如权利要求1所述的一种二维材料纳米带边界重构预测方法，其特征在于，步骤2中利用粒子群优化算法PSO进行随机搜索的方法具体为：

步骤201，准备文件，包括粒子群优化算法PSO的输入脚本文件、以及该输入脚本文件需要调用的输入文件和赝势文件；

步骤202，将准备的文件输入基于粒子群优化算法的结构预测程序CALYPSO，预测步骤1输入的二维材料纳米带模型的边界重构结构；

步骤203，采用CALYPSO预测程序匹配的分析程序cak.py以及消除类似结构的程序spap，分析步骤202得到的边界重构结构，筛选得到多个能量最低的二维材料纳米带边界重构结构。

8.如权利要求7所述的一种二维材料纳米带边界重构预测方法，其特征在于，所述输入脚本文件包含简单介绍部分、调用软件部分命令、体系需要的限制条件部分，所述输入脚本文件需要调用的软件包括VASP、castep和dftb+，所述限制条件中，添加原子的限制为在纳米带边界以上大于组成二维材料两原子之间距离的2倍处添加，添加原子在y方向的随机移动距离限制在组成二维材料原子y方向的范围内，x和z方向的随机移动可在整个盒子中进行。

9.如权利要求7所述的一种二维材料纳米带边界重构预测方法，其特征在于，步骤203中筛选得到的二维材料纳米带边界重构结构为能量最低的前50个二维材料纳米带边界重构结构，筛选的标准为与分析结果中能量最低的边界重构结构之间的能量差在5电子伏以内。

10.如权利要求1所述的一种二维材料纳米带边界重构预测方法，其特征在于，步骤4根据下面边界重构结构形成能计算公式计算步骤3得到的二维材料纳米带边界重构结构的边界形成能：

E_f＝(2E_R-PNR-E_bulk-PNR)/2L

上式中，E_R-PNR表示边界重构后纳米带的总能量，E_bulk-PNR表示未重构纳米带的总能量，L表示纳米带的长度。