全无机材料的相稳定性网络

材料科学中的圣杯之一——揭示结构-性能关系，很大程度上是通过自下而上研究材料中原子排列与原子间成键如何决定其宏观行为来追求的。在此我们考虑一种互补的方法，即基于材料自身之间相互作用的、对材料网络组织结构进行自上而下研究的途径。我们揭示了完整的“全无机材料的相稳定性网络”，这是一个由 21000 个热力学稳定化合物（节点）通过 4100 万条定义其两相平衡的连线（边）相互链接的密集连接复杂网络，由高通量密度泛函理论计算得到。我们发现材料网络中的节点连通性呈对数正态分布，且连通性随材料中元素组分数量的增多而下降。分析该材料网络的拓扑结构有潜力揭示传统从原子到材料的范式无法获取的新知识。利用相稳定性网络中节点的连通性，我们推导出一种理性的、数据驱动的度量材料反应性的指标——“惰性指数”，并定量地确定了自然界中最惰性的材料。