SnO2@Mo-MOF异质结构协同效应：提升下一代超级电容器电化学性能的关键突破

本文通过第一性原理计算系统研究了应变对MoS2/MoSe2横向超晶格（LS）弹性各向异性的调控机制。研究发现，单轴锯齿形应变和扶手椅应变可显著诱导二维过渡金属二硫化物（TMDs）超晶格的弹性各向异性（表现为杨氏模量、泊松比和剪切各向异性因子的定向依赖性），而平面双轴应变则无此效应。该研究为开发方向敏感型应变传感器和纳米电子应变工程器件提供了理论依据。

　　

Highlight

协同SnO₂@Mo-MOF异质结构：推动下一代超级电容器电化学性能

Abstract

弹性各向异性研究能显著推进对二维过渡金属二硫化物（TMDs）超晶格力学性能的理解与应用。本文阐释了如何利用依赖弹性特性的应变调控MoS₂/MoSe₂横向超晶格（LS）的各向异性。我们系统分析了该超晶格在单轴锯齿形应变、单轴扶手椅应变和平面双轴应变下的结构与弹性特征。通过第一性原理计算，采用应变-应力关系计算了从-0.06到0.06（步长0.02）应变序列的弹性常数。基于计算结果，剪切各向异性因子、杨氏模量和泊松比均表明单轴应变下MoS₂/MoSe₂ LS存在显著各向异性行为，而平面双轴应变未诱发该现象。这些发现不仅为实验探索提供理论基础，更为方向敏感型应变传感器和先进纳米电子应变工程器件的设计开辟新途径。

Results and discussion

本节通过第一性原理计算揭示了MoS₂/MoSe₂ LS的应变依赖性弹性各向异性。该超晶格由单层MoS₂的2×1超胞中两个S原子被Se取代形成，属于二维正交晶系（图1）。x轴和y轴分别平行和垂直于超晶格周期方向。未应变状态下，MoS₂/MoSe₂ LS的晶胞参数a≈5.600?，b≈3.280?。应变调控实验显示：当沿锯齿形方向（x轴）施加拉伸应变时，垂直于应变方向的晶格常数b呈现非线性收缩，这种反常泊松效应与化学键重排直接相关。

Conclusion

本研究通过第一性原理计算揭示了应变对MoS₂/MoSe₂ LS结构及弹性各向异性的影响。三种应变模式中，单轴应变引发的晶格常数a/b反向变化规律尤为显著——当a（b）增大时，b（a）会通过化学键角度变化产生协同响应。弹性参数计算证实，单轴应变下超晶格的剪切各向异性因子最高可达3.2，而双轴应变时该值始终接近1（各向同性）。这些发现为设计具有定向响应特性的智能纳米器件提供了重要理论支撑。