基于先进计算方法的新奇材料高压研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:11774015
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:65.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:A20.凝聚态物理
- 结题年份:2021
- 批准年份:2017
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2018-01-01 至2021-12-31
- 项目参与者:--
- 关键词:
项目摘要
Computationally we use pressure to investigate the physical and chemical properties of new and existing energy materials, and to understand the origins of material phenomena. Basic research on materials at the extremes of pressure deepens our understanding of materials behaviors. This enables the elucidation of the fundamentals of chemical interaction at the atomic and electronic levels, and provides access to novel functional materials not otherwise accessible. In many cases, this insight can be applied at ambient conditions as well as extremes to guide new synthetic efforts..Crystal structure prediction using quantum mechanical description has grown rapidly in recent years and now it can be used to uncover structures of solids, point defects, surfaces, and clusters. It has become very powerful to search the most stable structure of a large assembly of atoms by minimizing a common order parameter, enthalpy. In general, we can define any order parameter to be searched for all the possible atomic configurations. In this project, first we propose to predict novel materials, especially focused on hydrides and carbonaceous compounds under pressure. Second, we will optimize our defined order parameters such as entropy, superconductivity, topological insulator, as well as enthalpy. This search strategy can predict novel functional materials such as unprecedented hydrogen-dense hydrides, new form of silicon (photovoltaic applications), low dimensional carbon materials (beyond graphene), new topological insulators, and transparent amorphous oxides.
高压下的凝聚态物理基础研究极大地加深了人们对于材料性质的理解,使得在原子甚至电子层面阐释化学反应机理和发现某些独特的新型功能材料成为可能。在许多情况下,相关结果也可以用于指导常压材料制备与合成。.基于量子力学的晶体结构预测手段在近年来得到了长足的发展,已经可以用来揭示固体、点缺陷、表面和团簇的结构。该方法通过优化序参量焓,在寻找大量原子所能构成的最稳定结构方面展现出了巨大的优势。一般而言,人们也可以定义其他序参量并计算所有可能的原子排布。.本项目采用理论计算手段研究部分材料在高压下的物理化学性质及其深层次机理,主要包括采用理论计算手段预言以高压下氢化物和碳族化合物为主的新奇材料体系,并通过优化各种序参量进行深入研究。希望通过上述研究,预言包括全新氢密材料、在光电池方面有应用前景的新型硅体系、超越石墨烯的低维碳体系、新拓扑绝缘体材料、透明非晶氧化物等新型功能材料。
结项摘要
高温高压下新物态和新材料的探索研究是物理学和材料科学研究的前沿领域,本项目通过第一性原理结构搜索、电子结构、平均场理论、第一性原理分子动力学模拟等手段,对高温高压下新物质形态和新材料及其性质进行了系统研究。主要研究成果如下:1. 拓展了AIRSS程序的三元搜索功能,对Fe-H-O和Fe-Ge-Te体系进行了三元结构搜索,预测了FeO2H和Fe4GeTe2等新型结构,后与实验研究组合作制备了上述新型材料;2. 研究了地球内部的超离子态物质,发现了下地幔含水矿物相的超离子态转变和地球内核铁-轻元素合金的超离子态转变;3. 研究了一系列碳基和硅基高压下的化合物,包括其超导特性、热导特性、离子输运性质等,促进了能源材料在高压下的探索。相关研究获得国内外学者的肯定,发表Nature、Nature Geoscience、Science Advances等文章16篇。
项目成果
期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Pressure-induced phase transitions and superconductivity in magnesium carbides
碳化镁中压力诱导的相变和超导性
- DOI:10.1038/s41598-019-56497-6
- 发表时间:2019-12
- 期刊:Scientific Reports
- 影响因子:4.6
- 作者:Hoonkyung Lee;Duck Young Kim;Byung Il Min;Sooran Kim;Kyoo Kim;Jahyun Koo
- 通讯作者:Jahyun Koo
Enhanced Thermoelectric Properties in a New Silicon Crystal Si24 with Intrinsic Nanoscale Porous Structure
具有固有纳米级多孔结构的新型硅晶体 Si24 增强热电性能
- DOI:10.1021/acs.nanolett.8b01176
- 发表时间:2018
- 期刊:Nano Letters
- 影响因子:10.8
- 作者:Kisung Chae;Seoung Hun Kang;Seon Myeong Choi;Duck Young Kim;Young Woo Son
- 通讯作者:Young Woo Son
Complex Hydrogen Substructure in Semimetallic RuH4
半金属 RuH4 中复杂的氢亚结构
- DOI:10.1021/acs.jpclett.0c00688
- 发表时间:2020
- 期刊:Journal of Physical Chemistry Letters
- 影响因子:5.7
- 作者:Binns Jack;He Yu;Donnelly Mary-Ellen;Pena-Alvarez Miriam;Wang Mengnan;Kim Duck Young;Gregoryanz Eugene;Dalladay-Simpson Philip;Howie Ross T.
- 通讯作者:Howie Ross T.
Chemistry and P-V-T equation of state of FeO2H at the base of Earth’s lower mantle and their geophysical implications
地球下地幔底部 FeO2H 的化学和 P-V-T 状态方程及其地球物理意义
- DOI:--
- 发表时间:2021
- 期刊:Chinese Science Bulletin
- 影响因子:--
- 作者:Haozhe Liu;Ho-kwang Mao;Ruilian Tang;Bin Yang;Yu He;Qingyang Hu;Duck Young Kim;Chris J. Pickard;Yan Li;Jinyuan Yan;Vitali B. Prakapenka;Richard J. Needs;Yue Meng;Jin Liu
- 通讯作者:Jin Liu
HP-PbF2-type FeCl2 as a potential Cl-carrier in the deep Earth
HP-PbF2 型 FeCl2 作为地球深处潜在的 Cl 载体
- DOI:--
- 发表时间:2022
- 期刊:American Mineralogist
- 影响因子:3.1
- 作者:Hongsheng Yuan;Lianjie Man;Duck Young Kim;Dmitry Popov;Yue Meng;Eran Greenberg;Vitali Prakapenka;Li Zhang
- 通讯作者:Li Zhang
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其他文献
Properties of exotic metastable germanium:the case of ST12
奇异亚稳态锗的特性:以ST12为例
- DOI:--
- 发表时间:2017
- 期刊:NATURE COMMUNICATIONS
- 影响因子:16.6
- 作者:Zhisheng Zhao;Haidong Zhang;Duck Young Kim;Wentao Hu;Emma S. Bullock & Timothy A. Strobel
- 通讯作者:Emma S. Bullock & Timothy A. Strobel
High-temperature concomitant metal-insulator and spin-reorientation transitions in a compressed nodal-line ferrimagnet Mn3Si2Te6
压缩节点线铁磁体 Mn3Si2Te6 中的高温伴随金属绝缘体和自旋重定向转变
- DOI:--
- 发表时间:2024
- 期刊:Nature Communications
- 影响因子:16.6
- 作者:Resta A Susilo;Changil Kwon;Yoonhan Lee;N. Salke;Chandan De;Junho Seo;B. Kang;Russell J. Hemley;Philip Dalladay;Zifan Wang;Duck Young Kim;Kyoo Kim;Sang;H. Yeom;Kee Hoon Kim;Jun Sung Kim
- 通讯作者:Jun Sung Kim
HP-PdF2-type FeCl2 as a potential Cl-carrier in the deep Earth
HP-PdF2 型 FeCl2 作为地球深处潜在的 Cl 载体
- DOI:10.2138/am-2022-8283
- 发表时间:2021-11
- 期刊:American Mineralogist
- 影响因子:3.1
- 作者:Hongsheng Yuan;Lianjie Man;Duck Young Kim;Dmitry Popov;Yue Meng;Eran Greenberg;Vitali Prakapenka;Li Zhang
- 通讯作者:Li Zhang
Anomalous elastic properties of superionic ice
超离子冰的反常弹性特性
- DOI:10.1103/physrevb.102.104108
- 发表时间:2020-09
- 期刊:Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics
- 影响因子:--
- 作者:Shichuang Sun;Yu He;Duck Young Kim;Heping Li
- 通讯作者:Heping Li
Raman signatures of spin-phonon coupling in a self-intercalated van der Waals magnet Mn<sub>3</sub>Si<sub>2</sub>Te<sub>6</sub>
- DOI:10.1016/j.cap.2023.06.005
- 发表时间:2023-09-01
- 期刊:Research article
- 影响因子:--
- 作者:Chang Il Kwon;Kwangrae Kim;So Young Kim;Resta A. Susilo;Beomtak Kang;Kyoo Kim;Duck Young Kim;Jonghwan Kim;B.J. Kim;Jun Sung Kim
- 通讯作者:Jun Sung Kim
其他文献
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