Minería rápida de conductores de iones rápidos a través de la correspondencia de isomorfismo de subgráfico

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química computacional
• Química del estado sólido

Sus antecedentes:

• El cribado computacional de alto rendimiento acelera el descubrimiento de electrolitos inorgánicos en estado sólido (ISSEs).
• La identificación de características críticas para la similitud material en las EIE es a menudo subjetiva y debatida.
• Los métodos existentes carecen de objetividad a la hora de evaluar las analogías estructurales de las EIE.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un método objetivo para evaluar la similitud entre compuestos inorgánicos basados en entornos atómicos locales.
• Descubrir nuevos materiales ISSE análogos al prototipo de LiTi2 (PO4) 3 de NASICON.
• Identificar potenciales ISSE con una conductividad iónica y una estabilidad electroquímica favorables.

Principales métodos:

• Se desarrolló un algoritmo de coincidencia de isomorfismo de subgrafos para evaluar objetivamente la similitud estructural.
• El método analiza la topología de los entornos atómicos locales para la comparación de compuestos.
• El cribado computacional incorporó análisis de estructura electrónica y ventana de estabilidad electroquímica.

Principales resultados:

• Se descubrieron cuatro nuevos tipos de estructura altamente análogos al prototipo de LiTi2 ((PO4) 3 NASICON.
• Estas estructuras exhiben vías de difusión de litio favorables y una conductividad iónica comparable a la del prototipo.
• Se identificaron un total de 13 compuestos como posibles EIE basados en criterios estructurales y electroquímicos.

Conclusiones:

• El método de isomorfismo de subgráfico proporciona un enfoque objetivo para la minería de conductores de iones rápidos en diversas composiciones.
• La topología estructural es un factor crítico en el diseño de ISSEs con alta conductividad iónica.
• Este trabajo ofrece una vía para el descubrimiento acelerado y el diseño de la próxima generación de electrolitos en estado sólido.