第一性原理研究AlN单层对Pb和Hg的吸附机理

来源：计算物理杂志2025年第4期北京时间：

作者：莫秋燕, 潘南红, 荆涛, 吴家隐

摘要：采用基于密度泛函理论的第一性原理计算, 对氮化铝(AlN)单层材料吸附铅(Pb)和汞(Hg)的特性如吸附能、差分电荷密度、能带结构、态密度及恢复时间进行详细分析。研究发现: Pb在AlN单层上的吸附比Hg具有更大的吸附能和更短的吸附距离, Pb与AlN间存在着更强的相互作用。吸附Pb后, 体系产生了2 μB的磁矩, 而吸附Hg的体系并未观测到磁矩的产生, 这种磁性差异为Pb和Hg的区分检测提供了可能的策略。AlN单层在室温下吸附Hg后的恢复时间仅有35 ns, 这意味着AlN单层能够在室温条件下迅速复原; 对于Pb而言, 加热至498 K时也能实现快速脱附, 说明了AlN单层作为绿色环保的重金属传感器在重金属污染检测技术中的潜力。

关键词：氮化铝, 第一性原理, 传感器检测, 重金属