Thermodynamic limit for synthesis of metastable inorganic materials.
Thermodynamic limit for synthesis of metastable inorganic materials.
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DOI：
10.1126/sciadv.aaq0148
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发表时间：
2018-04
期刊：
影响因子：
13.6
通讯作者：
Persson KA
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Aykol M;Dwaraknath SS;Sun W;Persson KA
无定形形式用作合成亚稳结晶多晶型物的自由能标度的热力学上限。实现可能的或假设的亚稳晶体材料的数量不断增长是极具挑战性的。没有严格的指标来确定哪些化合物可以或不能合成。我们提出了一个热力学上限的能量尺度，超过该上限的实验室合成的多晶型物是非常不可能的。限制的基础上定义的无定形状态，我们验证其效用有效地分类在41个常见的无机材料系统中的700多晶型物的材料项目的可合成性。无定形极限是高度化学依赖性的，并发现与我们对这41个系统中现有多晶型物的了解完全一致，无论是由自然界还是在实验室中制备的。量化可实现的化合物的亚稳性的限制，该方法有望在材料发现中找到主要应用。
Amorphous forms serve as thermodynamic upper bounds on the free energy scale for synthesis of metastable crystalline polymorphs. Realizing the growing number of possible or hypothesized metastable crystalline materials is extremely challenging. There is no rigorous metric to identify which compounds can or cannot be synthesized. We present a thermodynamic upper limit on the energy scale, above which the laboratory synthesis of a polymorph is highly unlikely. The limit is defined on the basis of the amorphous state, and we validate its utility by effectively classifying more than 700 polymorphs in 41 common inorganic material systems in the Materials Project for synthesizability. The amorphous limit is highly chemistry-dependent and is found to be in complete agreement with our knowledge of existing polymorphs in these 41 systems, whether made by the nature or in a laboratory. Quantifying the limits of metastability for realizable compounds, the approach is expected to find major applications in materials discovery.
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