Abstract MXenes, transition metal carbides and nitrides, are a bourgeoning class of two-dimensional (2D) materials due to their tunable electronic and magnetic structures, rich surface chemistry and thermal stability. Here, we perform structural, electronic, vibrational and thermal properties of six transition-metal carbides (Re2C, Tc2C, Mo2C, W2C, Os2C, Ru2C) both 2H and 1T phases by first-principle calculations within density functional theory. Although physical and thermal properties of some pristine MXenes put forward to understanding tunable electronic and magnetic properties, many of 1T-phase and almost never of 2H-phase are not investigated in detailed. Firstly, the atomic structure of six MXenes both 1T and 2H phases are optimized, and their respective dynamical stabilities are discussed. Secondly, electronic band structure calculations reveal that the pristine MXenes are metallic. Finally, phonon calculations of pristine MXenes are computed with the density functional perturbation theory and reported. Raman-active modes are predicted and to assign them to specific atomic motions. Ab-initio molecular dynamic simulations (AIMD) are also performed to check the thermal stability of these MXenes. Our results clearly proved that while 2H-W2C, 2H-Mo2C, 2H-Re2C and 1T-W2C can keep the stabilities at very high temperature (1500 K). The results suggest that these pristine MXenes combining with outstanding properties such as non-magnetic metallic state and high-temperature thermal stability would provide promising candidates for using from energy storage to spintronic applications.

中文翻译：

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新预测的二维 MXene 及其结构、电子和晶格动力学特性

摘要 MXenes，过渡金属碳化物和氮化物，是一类新兴的二维 (2D) 材料，因为它们具有可调的电子和磁结构、丰富的表面化学和热稳定性。在这里，我们通过密度泛函理论中的第一性原理计算，对 2H 和 1T 相的六种过渡金属碳化物（Re2C、Tc2C、Mo2C、W2C、Os2C、Ru2C）进行结构、电子、振动和热性能分析。尽管一些原始 MXenes 的物理和热特性有助于理解可调谐的电子和磁特性，但许多 1T 相和几乎从来没有的 2H 相没有得到详细研究。首先，优化了六种 MXenes 1T 和 2H 相的原子结构，并讨论了它们各自的动力学稳定性。第二，电子能带结构计算表明原始 MXene 是金属的。最后，使用密度泛函微扰理论计算原始 MXenes 的声子计算并进行报告。预测拉曼活性模式并将它们分配给特定的原子运动。还进行了从头算分子动力学模拟 (AIMD) 以检查这些 MXene 的热稳定性。我们的结果清楚地证明，虽然 2H-W2C、2H-Mo2C、2H-Re2C 和 1T-W2C 可以在非常高的温度（1500 K）下保持稳定性。结果表明，这些原始的 MXene 与非磁性金属态和高温热稳定性等优异特性相结合，将为从能量存储到自旋电子应用提供有希望的候选者。原始 MXenes 的声子计算是用密度泛函微扰理论计算和报告的。预测拉曼活性模式并将它们分配给特定的原子运动。还进行了从头算分子动力学模拟 (AIMD) 以检查这些 MXene 的热稳定性。我们的结果清楚地证明，虽然 2H-W2C、2H-Mo2C、2H-Re2C 和 1T-W2C 可以在非常高的温度（1500 K）下保持稳定性。结果表明，这些原始的 MXene 与非磁性金属态和高温热稳定性等优异特性相结合，将为从能量存储到自旋电子应用提供有希望的候选者。原始 MXenes 的声子计算是用密度泛函微扰理论计算和报告的。预测拉曼活性模式并将它们分配给特定的原子运动。还进行了从头算分子动力学模拟 (AIMD) 以检查这些 MXene 的热稳定性。我们的结果清楚地证明，虽然 2H-W2C、2H-Mo2C、2H-Re2C 和 1T-W2C 可以在非常高的温度（1500 K）下保持稳定性。结果表明，这些原始的 MXene 与非磁性金属态和高温热稳定性等优异特性相结合，将为从能量存储到自旋电子应用提供有希望的候选者。预测拉曼活性模式并将它们分配给特定的原子运动。还进行了从头算分子动力学模拟 (AIMD) 以检查这些 MXene 的热稳定性。我们的结果清楚地证明，虽然 2H-W2C、2H-Mo2C、2H-Re2C 和 1T-W2C 可以在非常高的温度（1500 K）下保持稳定性。结果表明，这些原始的 MXene 与非磁性金属态和高温热稳定性等优异特性相结合，将为从能量存储到自旋电子应用提供有希望的候选者。预测拉曼活性模式并将它们分配给特定的原子运动。还进行了从头算分子动力学模拟 (AIMD) 以检查这些 MXene 的热稳定性。我们的结果清楚地证明，虽然 2H-W2C、2H-Mo2C、2H-Re2C 和 1T-W2C 可以在非常高的温度（1500 K）下保持稳定性。结果表明，这些原始的 MXene 与非磁性金属态和高温热稳定性等优异特性相结合，将为从能量存储到自旋电子应用提供有希望的候选者。