利用拓扑学预测固态电子化合物
材料科学
2025-08-07 v1
摘要
电子化合物的特征是电子密度高度局域化在间隙位置，这些位置与原子间接触点不重合。电子化合物的严格量子力学定义基于源自电子密度的拓扑判据，特别是非核吸引子 (NNAs) 的存在。我们将这些拓扑判据与晶体结构预测方法（XtalOpt 演化算法）相结合，以加速在常压和非常压下晶态电子化合物的发现。在多目标演化结构搜索中，NNAs 的局域化和量化被用作判断固体电子化合物特性的主要判别标准。我们通过对 Ca5Pb3 在 20 GPa 下进行全面的晶体结构预测研究，证明了该方法的可靠性，该系统此前被理论预测在压缩条件下表现出电子化合物特性。我们的策略能够实时预测并分类几种在间隙位置具有 NNAs 的未知低焓相，例如新发现的 P4/mmm 结构。这些结果表明，由严格的拓扑描述符引导的演化算法，可被有效用于调查复杂相并寻找新的电子化合物候选材料。
引用
@article{arxiv.2508.04548,
title = {Using Topology to Predict Electrides in the Solid State},
author = {Stefano Racioppi and Eva Zurek},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.04548},
year = {2025}
}