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Penta-Octa B4C2N3: A New 2D Material for High-Performance Energy Applications

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Autor(es):
Chen, Xihao ; Wang, Jiazhuo ; Martins, Nicolas F. ; Sambrano, Julio R. ; Laranjeira, Jose A. S.
Número total de Autores: 5
Tipo de documento: Artigo Científico
Fonte: Langmuir; v. 41, n. 8, p. 11-pg., 2025-02-22.
Resumo

Penta-octagraphene (POG) is a newly suggested two-dimensional carbon allotrope recognized for its distinct configuration and fascinating electronic characteristics. This work presents a new inorganic counterpart of POG, named POG-B4C2N3, designed through density functional theory (DFT) calculations. This new structure exhibits a direct band gap transition at the X-point, measured at 0.32/0.86 eV with PBE/HSE functionals. Mechanical properties were comprehensively assessed, showcasing its Young's modulus (Y max /Y min = 157.12/100.84 N/m) and shear modulus (G max /G min = 83.03/38.09 N/m), alongside Poisson's ratio (nu max /nu min = 0.58/-0.09), indicating that POG-B4C2N3 is an auxetic material. Additionally, Li decoration on this monolayer was studied to investigate its potential to enhance hydrogen storage through physisorption. The Li@POG-B4C2N3 system shows robust physisorption (adsorption energies ranging from -0.35 to -0.19 eV), high hydrogen storage capacity (8.35 wt %), and effective hydrogen desorption dynamics, positioning this novel material as a promising platform for reversible hydrogen storage. (AU)

Processo FAPESP: 20/01144-0 - Propriedades eletrônicas, estruturais dos compostos ABO4 (A = Ba, Ca, Cd, Sr e Pb e M = Mo e W) e modelagem das transformações morfológicas de suas nanopartículas
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Processo FAPESP: 22/14576-0 - Simulações de dinâmica molecular de novos materiais bidimensionais
Beneficiário:Nicolas Ferreira Martins
Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Mestrado
Processo FAPESP: 22/16509-9 - Simulações computacionais de heteroestruturas baseadas em dicalcogenetos metálicos de transição, MXenos e novos alótropos do carbono
Beneficiário:José Artigas dos Santos Laranjeira
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
Processo FAPESP: 22/03959-6 - Estruturas bidimensionais para armazenamento de energia e sensores de gases: a teoria direcionada a experimentalistas e para a divulgação científica
Beneficiário:Julio Ricardo Sambrano
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular