(Invited) Dynamics of Nitrogen Functionalization of Graphene
Notice bibliographique
Résumé
For graphene to be used efficiently in scientific and technological applications, its electronic properties need to be tailored to suit precise demands. The formation of a forbidden energy gap or the modification of the Fermi energy is achievable with functionalization techniques that simultaneously leave most of the atomic structure of graphene unchanged. Nitrogen functionalization is one of the most promising and studied types of treatment, in large part due to the proximity between carbon and nitrogen in the periodic table. It has already produced promising experimental results in the fields of high-sensibility biodetectors, field-effect transistors, solar cells, and supercapacitors, among others. To further understand this functionalization, we have performed an ab initio electronic structure study of different doping configurations and functionalization dynamics of nitrogen treatments of graphene. In particular, we have study the effect of simulation cell size used to carry our these calculations. We found that the inclusion of the special point K of the first Brillouin Zone in the momentum space sampling lowers formation energy results and should not be overlooked. Nudged Elastic Band calculations were also completed to study different incorporation mechanisms from an adsorbed state to in-plane doping. In the presence of native defects, low barriers of 0.55 eV and 0.46 eV were obtained. When no defects are present, much larger barriers between 3.70 eV to 4.38 eV were found, which suggests an external source of energy is required to complete the incorporation. In the second part of this presentation, we will report our result of using machine learning models to predict higher-level quantities. The goal of this work is to study the dependence of the Raman response of nitrogen functionalization of graphene. To simulate such a response, very large simulation cells need to be considered that would be out of reach for ab initio techniques, hence the use of machine learning methods to assist in the evaluation of the properties. Machine learning methods are now used more and more as a substitute for density functional theory calculations due to their low computational costs. However, in more advanced cases, relevant datasets are not always available, and the effort that would be necessary to generate the needed data suppress the advantages of using machine learning to speed up the calculations. Furthermore, the process of training a reliable model is not trivial and can also be expensive which should encourage the usage and diffusion of portable trained models. Figure 1
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,014 | 0,002 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».