Structures of group-15 elemental solids from an effective boundary theory
Notice bibliographique
Résumé
We present an effective description for the crystal structures of pnictogen elemental solids. In these materials, each atom contains three valence electrons in $p$ orbitals. They are shared between neighbouring atoms to form valence bonds. We propose a trivalent network model on the simple cubic lattice. As a generalization of a dimer model, we impose a constraint that three dimers must touch every site. We argue that intra-orbital Coulomb repulsion prohibits the formation of two adjacent, parallel dimers. This leads to a tripod-like local configuration at every site. More importantly, it forces every line of the cubic lattice to have alternating dimers and blanks. There is no dynamics as dimers cannot be locally rearranged. A bulk-boundary mapping emerges whereby bonds in the interior are fully described by Ising variables on three bounding planes -- a simple example of holography that may be realized in real materials. To describe the energetics of bonding, we formulate a minimal model in terms of boundary Ising spins. Symmetries reduce the problem to that of three identical, independent, two-dimensional Ising models. An antiferromagnetic Ising-ground-state corresponds to the A7 structure seen in antimony and grey arsenic. An antiferromagnetic phase within a bilayer describes the structure of phosphorene. By stacking such bilayers, we obtain the A17 structure of black phosphorus. The stripe phase of the Ising models describes the cubic gauche structure of nitrogen. As a testable signature, we demonstrate that single impurities will induce long-ranged domain walls.
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,002 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
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.
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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 tête enseignante, 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 ».