理论预测和实验实现新的稳定无机材料,使用逆设计方法
Andriy Zakutayev1, Xiuwen Zhang, Arpun Nagaraja
1National Renewable Energy Laboratory, Golden, Colorado 80401, USA.
Journal of the American Chemical Society
|May 16, 2013
概括
研究人员通过反向设计加速了新三元无机材料的发现. 他们使用理论计算和实验合成确定了八种新的稳定化合物,包括半导体-- (TaCoSn),使用理论计算和实验合成.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 固态化学 固态化学
- 计算化学计算化学
背景情况:
- 发现新型三元无机固体对于化学进步至关重要.
- 现有的材料数据库缺乏许多潜在的三元化合物组合.
- 每个公式单位有18个价值电子的等原子 (1:1:1) ABX家族是新材料探索的目标.
研究的目的:
- 用反向设计来证明缺失的三元材料的加速发现.
- 在V-IX-IV化学空间内识别新的稳定 1:1:1 ABX化合物.
- 合成和描述新型三元化合物,特别是TaCoSn.
主要方法:
- 利用反向设计,将第一原则理论计算与实验合成和表征相结合.
- 对45种可能的V-IX-IV化合物进行了热力学稳定性的理论选.
- 采用组合和传统的实验技术进行材料合成.
主要成果:
- 从理论选中确定了八种新的热力学稳定的1:1:1三元化合物.
- 成功合成了TaCoSn,这是Ta-Co-Sn系统中的第一个三元化合物.
- 证实了TaCoSn.预测的混合物衍生的晶体结构.
- 预测TaCoSn是一个半导体,尽管它的金属成分.
结论:
- 高通量理论和实验方法的结合大大加快了新材料的发现.
- TaCoSn代表了一种具有潜在应用的新型半导体材料.
- 测量TaCoSn的带隙测量的实验挑战可能归因于间歇性缺陷.


