随着能源问题日益加剧，人类对绿色可持续能源的需求日益增加。太阳能作为绿色能源的典型代表，凭借其覆盖面大、持续时间长、发展潜力大等特点一直是科学界的研究前沿。而提升太阳能的利用首要解决的问题就是提升材料的光吸收性能。2020年，二维单层材料MoSi₂N₄被成功制备（Science 2020, 369, 670–674），其众多优异的半导体特性和可能的大家族成员引起大量科研人员的关注。本文针对其光吸收特性，利用第一性原理对Cr取代MoSi₂N₄中的Mo原子在可见光区内的激发态进行了计算。结果显示，Cr原子的单层置换对最外层和亚外层的晶格结构没有显著影响，但对电子的积累起主要作用。发现二维MoSi₂N₄、Mo_0.5Cr_0.5Si₂N₄ 和 CrSi₂N₄ 都具有有效的电子-空穴分离特性。当Cr原子取代MoSi₂N₄中的Mo原子时，紫外可见光谱发生红移；当Cr原子和Mo原子共存时，Cr原子和Mo原子之间的耦合可实现紫外可见光区光吸收性质的调控。这些结果为设计高吸收性能的新型二维材料提供了方向。

研究成果：The First-Principle Study on Tuning Optical Properties of MA₂Z₄ by Cr Replacement of Mo Atoms in MoSi₂N₄在线发表于国际期刊 《Nanomaterials》上。

论文作者：李永胜（硕士生），李嘉伟，万玲玉（通讯作者），黎家余（博士生），瞿航（博士生），丁萃（硕士生），李铭阳，于丹，樊凯迪（硕士生），姚辉璐（通讯作者）

论文链接：https://doi.org/10.3390/nano12162822