利用拓扑学预测固态 electride
软凝聚态物质
2025-08-07 v1 其他凝聚态物理
摘要
Electride 以电子密度高度局限于介于原子间的空位且不与原子接触相关的区域为特征，其严格的量子力学定义基于从电子密度中派生的拓扑准则，特别是非核吸引子（NNA）的存在。我们运用这些拓扑准则结合晶体结构预测方法（XtalOpt 进化算法），加速在常压和非常压下的晶体 electride 的发现。NNA 的局部化和定量化被用作多目标进化结构搜索中 electride 特性的主要判别器。我们通过对 Ca5Pb3 在 20 GPa 下进行的全面晶体结构预测研究，展示了这一方法的可靠性，该系统此前被认为在压缩下具有 electride 特性。我们的策略能够预测，并实时对几种未知低能相进行排序，这些相在空位位于中具有 NNAs，例如新发现的 P4/mmm 结构。这些结果表明，受严格拓扑描述符引导的进化算法可以可靠地遍历复杂相系，以发现新的 electride 候选体。
引用
@article{arxiv.2508.04547,
title = {Moisture-driven CO2 direct air capture and delivery for cultivating cyanobacteria},
author = {Justin Flory and Shuqin Li and Samantha Taylor and Sunil Tiwari and Garrett Cole and Marlene Velazco Medel and Amory Lowe and Jordan Monroe and Sara Sarbaz and Nick Lowery and Joel Eliston and Heidi P. Feigenbaum and Heather Emady and Jason C. Quinn and Matthew Green and John McGowen and Klaus Lackner and Wim Vermaas},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.04547},
year = {2025}
}
备注
18 pages, 13 main figures