弹性力驱动纳米晶离子交换模型中的非平衡图案形成

化学转化，如离子交换，常被用于改变纳米晶组成。然而这些转化机制往往在远离平衡的条件下进行并涉及多种化学物种的混合，至今仍鲜为人知。在此，我们探究一个理想化的离子交换模型，其中化学势驱动组成缺陷在晶体表面累积。这些杂质随后向内扩散。我们发现，组成不纯晶体中格点间相互作用的性质强烈影响交换轨迹。特别是，伴随晶格失配物种的弹性形变促进了组成中空间调制图案的出现。这些相同的图案可在核/壳纳米晶的平衡态中产生，其结构模拟了非平衡轨迹中观察到的瞬态构型。此外，当壳层厚度或刚度减小时，此类纳米晶的核经历从调制到无结构的相变。我们的结果有助于解释离子交换制备的异质结构纳米晶中观察到的多样图案，并为组成图案化纳米材料的理性设计提供了原理。