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認識和理解富電子的電子化合物有望為各種電子和催化應用提供一個很有前途的機會。

來自東京理工大學高壓科學與技術高階研究中心的Huiyang Gou和東京理工大學的Hideo Hosono領導的團隊開發了一種基於幾何識別和高通量從頭算的材料篩選策略，確定了各種化學計量比的釔、鈧氯化物及組合結構中新的準一維和準二維電子化合物。陰離子電子存在於金屬八面體骨架拓撲結構中。他們發現這些材料具有獨特的特徵，比如R-Cl的密堆積結構（R為Y或Sc）和八面體框架拓撲結構。他們將這些電子化合物的不同電子維度由準二維電子化合物和準一維電子化合物精確量化。其中，準二維電子化合物為［YCl］+e和［ScCl］+e，準一維電子化合物為含有二價金屬元素（Sc2+： 3d1和Y2+： 4d1）的［Y2Cl3］+e、［Sc7Cl10］+e和［Sc5Cl8］2+2e。準1D、2D電子化合物的區域性陰離子電子被限制在內層空間中，而不是在A2B-型2D電子化合物（如Ca2N）那樣在層間空間中。此外，當氫原子被引入到框架結構中形成YClH和Y2Cl3H時，形成的相轉變為傳統的離子化合物，但由於費米能級能量的增加，其功函式顯著降低，這與迄今為止報道的常規電子化合物相反。僅Y2Cl3為一個半導體，實驗測得的帶隙為1。14eV ，其它結構均具有鐵磁性。這些結果可能有助於促進新的電子化合物材料的理性設計和理性探索，為後續技術應用奠定基礎。

該文近期發表於npj Computational Materials

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： 77 （2018），英文標題與摘要如下，點選左下角“

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Identifying quasi-2D and 1D electrides in yttrium and scandium chlorides via geometrical identification

Biao Wan， Yangfan Lu， Zewen Xiao， Yoshinori Muraba， Junghwan Kim， Dajian Huang， Lailei Wu， Huiyang Gou， Jingwu Zhang， Faming Gao， Ho-kwang Mao & Hideo Hosono

Developing and understanding electron-rich electridesoffers a promising opportunity for a variety of electronic and catalyticapplications。 Using a geometrical identification strategy， here we identify anew class of electride material， yttrium/scandium chlorides Y（Sc）xCly （y：x<2）。 Anionic electrons are found in the metal octahedralframework topology。 The diverse electronic dimensionality of these electridesis quantified explicitly by quasi-two-dimensional （2D） electrides for ［YCl］+e and［ScCl］+e and one-dimensional （1D） electrides for［Y2Cl3］+e， ［Sc7Cl10］+e，and ［Sc5Cl8］2+2e withdivalent metal elements （Sc2+： 3d1 and Y2+：4d1）。 The localized anionic electrons were confined withinthe inner-layer spaces， rather than inter-layer spaces that are observedin A2B-type 2D electrides， e。g。 Ca2N。 Moreover，when hydrogen atoms are introduced into the host structures to form YClH and Y2Cl3H，the generated phases transform to conventional ionic compounds but exhibited asurprising reduction of work function， arising from the increased Fermi levelenergy， contrary to the conventional electrides reported so far。 Y2Cl3 wasexperimentally confirmed to be a semiconductor with a band gap of 1。14eV。 These results may help to promote the rational designand discovery of new electride materials for further technologicalapplications。

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