journal article·2021

Going beyond the equilibrium crystal shape: re-tracing the morphological evolution in group 5 tetradymite nanocrystals

Woohyun Hwang, Su-Hyun Yoo, Aloysius Soon, Woosun Jang

Nanoscale· Volume 13· Issue 37
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Abstract

Nanocrystals of group 5 tetradymites M2X3 (where M = Bi and Sb, X = Se and Te) are of high technological relevance in modern topological nanoelectronics. However, there is a current lack of a systematic understanding to predict the preferred nanocrystal morphology in experiments where commonly-used equilibrium thermodynamic models appear to fail. In this work, using first-principles DFT calculations with a rationally-extended ab initio atomistic thermodynamics approach coupled to implicit solvation models and Gibbs-Wulff shape constructions, we demonstrate that this absence of predictive power stems from the limitation of equilibrium thermodynamics. By re-tracing and carefully addressing with a more realistic chemical potential definition, we illustrate this shortcoming can be overcome and afford a more rational route to size-engineer and shape-design highly-functional group 5 tetradymite nanoparticles for targeted applications.
Source: europepmc · Quality: candidate unverified · Source record ↗

Research context

OpenAlex topics: 2D Materials and Applications · Topological Materials and Phenomena · Advanced Thermoelectric Materials and Devices

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Department of Materials Science & Engineering and Center for Artificial Synesthesia Materials Discovery, Yonsei University, Seoul 03722, Republic of Korea

Department of Computational Materials Design, Max-Planck-Institut für Eisenforschung GmbH, Max-Planck-Straße 1, 40237, Düsseldorf, Germany

School of Physics, The University of Sydney, Sydney, New South Wales 2006, Australia

Funding

National Computational Infrastructure · Korea Institute of Science and Technology Information · Korea Semiconductor Research Consortium · Ministry of Trade, Industry and Energy

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