化学空间映射难题有助于裂纹的材料属性

科学家一直试图想出一个系统预测材料根据其化学成分的特性,直到他们把目光投向地方材料化学空间的概念在一个参考系,邻近的化学元素和化合物绘制沿其轴有相似的属性。这个想法在1984年被首次提出由英国物理学家大卫·g·Pettifor门捷列夫数量(MN)分配给每个元素。然而MNs的意义和来源不清楚。斯科尔科沃科技研究所的科学家们(Skoltech)困惑神秘的MNs的物理意义,并建议计算基于原子的基本属性。他们表明,MNs和化学空间建立在他们提出的到那时比经验更有效的解决方案。他们的研究支持俄罗斯科学基金会的资助(RSF)总统计划提出了世界级的实验室研究物理化学杂志上的C。

系统化的各种化合物,已知和假设,确定那些特别有趣的属性是一个艰巨的任务。测量所有的化合物的性质实验或计算理论上完全是不可能的,这表明搜索应该缩小到一个更小的空间。

David g . Pettifor提出化学空间的概念试图以某种方式组织材料特性的知识。元素的化学空间基本上是一个参考系沿着坐标轴绘制在一个特定的序列相邻的元素,例如,钠和钾,有相似的属性。空间内的点代表化合物,所以邻居们,例如,氯化钠和氯化钾,也有类似的性质。在这种背景下,一个区域是被由ultrasoft超硬材料和另一个人。手头拥有的化学空间,可以创建一个算法寻找最好的材料在所有可能的所有元素的化合物。建立他们的“智能”地图,Skoltech科学家,Artem r . Oganov和Zahed Allahyari,想出了自己的通用方法,拥有最高的预测能力比最著名的方法。

多年来,科学家们不知道如何Pettifor派生他MNs(如果没有经验),而他们的物理意义多年来几乎“深奥”仍然是一个谜。

“我一直想知道这些MNs 15年,直到我意识到,他们是最有可能根植于原子的基本属性,如半径、电负性、极化率,和价。虽然许多元素价是可变的,极化率与电负性强烈相关。这让我们与半径和电负性,可以减少到一个属性通过一个简单的数学变换。和我们开始吧:我们获得一个MN,是最好的方式来描述所有原子的属性,以及一个数字,”解释Artem r . Oganov RSF授予项目领导,教授Skoltech和斯米,学术界欧洲公司的一员,一位英国皇家化学学会(FRSC)和一位美国物理协会(APS)。

科学家们使用计算MNs安排的所有元素的序列构成的横坐标和纵坐标轴在同一时间。空间中的每个点对应于所有相应的元素的化合物。在这个空间,使用测量或预测化合物的性质,一个可以映射任何特定的特点,例如,硬度、磁化、生成焓,等。一个属性映射从而产生明显显示区域包含最有前途的化合物,如超硬或磁性材料。

参考:Allahyari Z, Oganov AR。Nonempirical门捷列夫数字的定义:组织化学空间。期刊。化学。C。2020、124 (43)23867 - 23878。doi:10.1021 / acs.jpcc.0c07857

本文从以下转载材料。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。