碳化锂中的结构多样性
材料科学
2016-07-13 v1
摘要
锂-碳二元体系具有广泛的化合物，表现出迷人的化学键特征，从而产生多样且技术上重要的性质。尽管先前已研究或提出过各种组成的碳化锂，但这些化合物的晶体结构远未被很好理解。在本工作中，我们利用 \textit{ab initio}密度泛函理论(DFT)晶体结构搜索方法，首次全面调研了在宽泛热力学条件下碳化锂的所有基态(GS)结构。我们对0 GPa和40 GPa下从LiC到LiC的29种化学计量比进行了详尽搜索。基于优化的范德华密度泛函计算的形成焓，在0 GPa下确定了三个热力学稳定相(LiC、LiC和LiC)，并在40 GPa下预测了七个热力学稳定相(LiC、LiC、LiC、LiC、LiC、LiC和LiC)。在这些结构中发现了丰富的碳键合多样性，包括单体、二聚体、三聚体、纳米带、片层和框架，并且观察到每个相内存在的碳连接维度随碳浓度增加而增加。特别令人感兴趣的是，我们发现众所周知的组成LiC实际上是亚稳的。我们还发现在预测的热力学稳定相LiC中碳单体与二聚体的独特共存，以及不同宽度的碳纳米带在LiC (\textit{Imm}2)的亚稳相中共存。在组成为LiC的亚稳相中预测了有趣的混合 \textit{sp}-\textit{sp}碳框架。
引用
@article{arxiv.1607.03170,
title = {Structural Diversity in Lithium Carbides},
author = {Yangzheng Lin and Timothy A. Strobel and R. E. Cohen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1607.03170},
year = {2016}
}