基于磁调控TiO2超顺磁性纳米复合材料的计算静态磁场促进骨分化机制研究

本研究通过密度泛函理论（DFT）计算，构建了AlSe/SiH范德华异质结构，揭示了其II型能带排列（带隙1.82 eV/1.10 eV）和超高载流子迁移率（电子16345 cm2/V·s，空穴26466 cm2/V·s），在-6%应变下实现带隙调控，紫外-可见光区吸收系数达1.76×105 cm?1，为光催化水分解和光伏器件设计提供了新策略。

　　

在化石能源导致环境恶化的背景下，光催化水分解制氢技术被视为绿色能源的突破口。自1972年Fujishima和本田发现TiO₂光解水现象以来，二维材料因其独特电子特性成为研究热点，但面临带隙过大、载流子复合快等瓶颈。为此，研究人员聚焦AlSe/SiH范德华异质结构（vdW heterostructure），通过第一性原理计算揭示了其在可再生能源领域的突破性潜力。

研究采用密度泛函理论（DFT）结合HSE06/PBE混合泛函，构建4×4×1超胞模型，利用CASTEP软件进行几何优化与性质计算。通过声子谱分析和AIMD模拟验证结构稳定性，结合应变工程（-6%至6%）系统研究能带调控机制。

几何与电子特性

AlSe/SiH异质结构呈现六方对称性（空间群P-3m1），晶格常数分别为3.768 ?和3.892 ?。HSE06计算显示其形成II型能带排列（导带底-4.14 eV，价带顶-5.96 eV），带隙1.82 eV，满足水分解氧化还原电位要求。应变分析揭示-6%双轴应变时带隙降至最小值，且载流子在锯齿方向迁移率突破10⁴ cm²/V·s量级。

光学与催化性能

紫外区吸收峰达1.76×10⁵ cm^?1（7.96 eV），可见光区吸收显著。导带位置高于H⁺/H₂还原电位（-4.44 eV），价带位置低于H₂O/O₂氧化电位（-5.67 eV），具备自发分解水热力学条件。应变调控可有效抑制电子-空穴复合，提升量子效率。

该研究发表于《Surfaces and Interfaces》，通过理论设计证实AlSe/SiH异质结构兼具高效光吸收（UV-Vis）、快速电荷分离（type-II band alignment）和应变响应特性，为开发新型光电器件提供了材料基础。其164%载流子迁移率各向异性（y方向电子16345 cm²/V·s vs x方向）和应变敏感带隙特性，在柔性光电子器件领域展现出独特应用前景。