KPF$_6$ 全温度巨计材料相变的原子机制
材料科学
2025-11-26 v1
摘要
传统巨计材料通常表现出有限的工作温度范围。相比之下，KPF 最近被报告实现了通过压力驱动的超出所有温度范围的巨计效应 (BCE)。本文通过第一性原理计算和基于机器学习势能加速的分子动力学模拟，阐明了该相变的原子机制。我们识别出四种 distinct 相：室温立方 (C) 塑性晶体，由强氟离域失序 (FOD) 和无规则性特征，中间温度单斜 (M-II) 相，FOD 减弱，低温单斜 (M-I) 相，FOD 被抑制，以及压力下的完全有序六方 (R) 相。声子计算确认 M-II、M-I 和 R 相在 0 K 下具有动力学稳定性，而 C 相需要热涨落才能稳定。受压后，所有 C、M-II 和 M-I 相均转化为 R 相，这些相变由 PF 八面体旋转耦合晶格调制驱动。这种压力诱导的相变导致跨宽温度范围的持续等温熵变，从而解释了该材料在实验中观察到的全温度 BCE。混合函数计算揭示了所有相均表现为宽带隙绝缘体行为。本工作阐明了 FOD、无规则性与相变之间的相互作用，为设计具有广泛运行温度范围的 BCE 材料提供了重要启示。
引用
@article{arxiv.2508.13862,
title = {Atomistic mechanisms of phase transitions in all-temperature barocaloric material KPF$_6$},
author = {Jiantao Wang and Yi-Chi Zhang and Yan Liu and Hongkun Deng and Mingfeng Liu and Yan Sun and Bing Li and Xing-Qiu Chen and Peitao Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.13862},
year = {2025}
}
备注
16 pages, 15 figures, 4 tables (including Supplemental Material)