大数据揭示过渡族金属离子结构相似性

Mr.zhuMr.zhu2025-04-29 08:37:03来源:优站库 (www.uzkoo.com)阅读:67

图1. 过渡金属离子在局域环境中的配位偏好(离子的“形状”)

从原子尺度理解化合物“结构-物性”间的构效关系是物质科学领域的基本问题,深入细致地厘清物质微观局域结构的统计特征,有助于人们更好地理解物理、材料、化学等众多学科中的科学问题。当今广泛被人们使用的物质科学基本数据大多都源自上世纪中后期,数值较为陈旧。例如,被物质科学领域广泛使用近半个世纪的离子半径数值,源自上世纪60年代的统计数据,随着近年材料科学数据的不断积累,海量数据也将带给物质科学领域新数值、新认知。

中科院物理所孟胜、刘淼团队与美国劳伦斯伯克利国家实验室的Kristin A. Persson教授合作,系统地分析了3万余个过渡金属氧化物的晶体信息,提炼出过渡族金属离子的配位结构、价态、离子键长、原子磁矩、Jahn-Teller效应导致的局部形变、结构稳定性等物理量的详细信息。该工作表明每种过渡族金属离子都具有各自的“形状”、“尺寸”和“原子磁矩”,从而勾画出固体中每种过渡金属离子的“个性”画像;通过人工智能方法,进一步获取过渡金属离子的结构相似性“模版”,可用于指导新材料设计和稳定性快速评估。

依据上述离子的结构相似性知识,该团队进而借助离子替换扩展了人类已知的化合物空间,生成了6万余个人类未知的新结构,通过对这些结构进行高通量计算,找到了5千个稳定的新化合物(Ehull < 20meV/atom),这些新材料很容易被实验合成,有效地扩展了材料科学的化合物“版图”。该工作为探索更广阔的无机材料相空间提出了新的思路,所有化合物信息均可在Atomly材料数据库(https://atomly.NET/)中查询。

图2. 3d TM-O键长与价态、热力学稳定性的关系

图3. 3d过渡金属离子的原子磁矩与价态和Jahn-Teller效应间的统计结果

图4. 过渡金属离子的局域结构相似性。深色代表高相似性

WILEY

论文信息:

Persona of Transition Metal Ions in Solids: A Statistical Learning on Local Structures of Transition Metal Oxides

Huaxian Jia, Matthew Horton, Yanan Wang, Shengjie Zhang, Kristin A. Persson*, Sheng Meng*, Miao Liu*

Advanced Science

Advanced

Science

期刊简介

《先进科学》(Advanced Science)Wiley旗下创刊于2014年的优质开源期刊,发表材料科学、物理化学、生物医药、工程等各领域的创新成果与前沿进展。期刊为致力于最大程度地向公众传播科研成果,所有文章均可免费获取。最新影响因子为17.521,中科院2020年SCI期刊分区材料科学大类Q1区、工程技术大类Q1区。

AdvancedScienceNews

猜你想看

车企可以随意公布车主行车记录仪数据吗
门窗填缝,到底用水泥还是发泡胶?
炒菜时,先放盐还是后放盐?
红灯亮起可不可以右转,只需要注意这一个细节,就不会吃到罚单
Steam好评如潮《神之天平》Switch版已提交审核 DLC预计2023年发售
冬天热车需要多长时间
越精致的女人对衣服要求越高,你对你的衣服了解多少呢?
白酒瓶含有这3个“标识”,别管价格高低,全100%纯酿,放心喝
买大虾,选“直的”还是“弯的”?老渔民:两者区别很大,别买错
逆水寒手游什么职业最吃香,逆水寒手游目前最强职业有哪些?
如何拥有良好的睡眠,可以从这些方面入手
约会时女人为什么喜欢穿裙子?三个女人说出了心里话
鹤顶红到底是什么?
实用心理学:上归类法的原理及应用实例
中新真探:晚上吃生姜等同于砒霜?
最全!摩托车冬季保养秘籍,纯干货
缓解轻中度阿尔茨海默症患者病情的小方法
《漫长的季节》豆瓣9.5分,超过42万人评分,该范伟大火了吗?
怎样健康吃西瓜?来Get这7个必知问题
糖尿病常见诱发因素有哪些?一起来了解

推荐站点