离子关联解释扩散限制下固态合成反应的动力学选择性
材料科学
2025-01-17 v2 化学物理
摘要
在材料科学中，为新型无机材料建立可行的固态合成路径仍是重大挑战。以往的基于成对反应的方法在 first-principles 数据驱动下探索热力学景观，但缺乏动力学信息，限制了其有效性。这种缺口导致尤其对于形成能相似的竞争相位的前体选择和预测效果不佳，而离子扩散在此类情形中起关键作用。本文通过将机器学习所得传输属性通过“类液体”产品层整合进热力学细胞反应模型，构建了无机合成框架。在 Ba-Ti-O 系统中已知存在竞争性多形性时，我们获得了随时间和温度变化、由 BaO:TiO2 比例决定的相形成的准确预测。我们发现扩散-热力学相互作用决定相组成，交叉离子扩散系数对预测扩散限制选择性至关重要。该工作通过整合固态反应动力学与 first-principles 热力学及空间反应性，实现了长度与时间尺度的桥接。
引用
@article{arxiv.2501.08560,
title = {Ion correlations explain kinetic selectivity in diffusion-limited solid state synthesis reactions},
author = {Vir Karan and Max C. Gallant and Yuxing Fei and Gerbrand Ceder and Kristin A. Persson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.08560},
year = {2025}
}