Using Topology to Predict Electrides in the Solid State

Stefano Racioppi

doi:10.1021/acs.jpca.5c05317

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DOI：10.1021/acs.jpca.5c05317

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电离物以电子密度高度定域于间隙位点为特征，这些位点不与直接的原子间接触重合。电离物的严格量子力学定义基于源自电子密度的拓扑标准，特别是非核吸引子（NNAs）的存在。我们结合这些拓扑标准与晶体结构预测方法（XtalOpt进化算法），以加速在常压和非常压条件下发现晶体电离物。NNAs的定域化和量化被用作多目标进化结构搜索中固体电离物特征的主要判别标准。我们通过在20 GPa下对Ca5Pb3进行全面的晶体结构预测研究来证明该方法的有效性，该系统此前已被理论预测在压缩下表现出电离物特征。我们的策略能够预测并实时筛选出多个具有间隙位置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进化算法可以可靠地用于有效扫描复杂相以寻找新的电离物候选物。

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