2024年11月25日，Phys. Rev. Lett.在线发表了宁波东方理工大学魏苏淮教授和西北工业大学张燮教授课题组的研究论文，题目为《Nature of Disordering in γ-Ga23》，论文的第一作者为北京计算科学研究中心/宁波东方理工大学的Qiu-Shi Huang和中国科学技术大学的Chuan-Nan Li。摘要：2024年11月25日，Phys. Rev. Lett.在线发表了宁波东方理工大学魏苏淮教授和西北工业大学张燮教授课题组的研究论文，题目为《Nature of Disordering in γ-Ga
多晶型广泛存在于天然矿物和合成材料中，它们不同的晶体结构为材料设计和优化定制性能提供了丰富的构型空间。从实验上讲，x射线衍射原则上可以表征不同多晶型的晶体结构。然而，x射线衍射仅提供统计平均结果；原子结构的精细细节有时很重要，但缺失了。尽管电子显微镜取得了显著进展，但对于复杂相来说，直接观察和解释三维原子结构仍然很困难。在理论方面，与高维构型空间相关的巨大自由度对确定复杂多晶型结构及其之间的相变提出了严峻的挑战。
2323的γ相只不过是β相的无序形式。在T=0 K时，γ相最稳定的构型与β相完全对应。通过蒙特卡罗模拟，发现γ-Ga23的晶体结构不是固定的，而是温度依赖的。γ-Ga23在不同温度下的不同结构可以通过Ga在不同Wyckoff位置上的占据来表征。这项研究阐明了γ-Ga2的性质，这里建立的机制对于理解相关的多晶型体系是通用的。图2 (a) 沿[010]方向的四层γ相；(b) γ相每层中具有能量最低Ga占据的所有原子位点；(c) 沿[010]方向的四层β相；(d) β相各层的原子排列
图3 (a) 使用SCCOP的结构搜索过程，以及它们的态密度；(b) 能量与Ga原子周围局域八面体或四面体团簇比例的关系
图4 蒙特卡罗模拟定点γ相中不同Wyckoff位置的占据概率随温度的变化
【论文链接】
Huang, Q., Li, C., Hao, M. et al. Nature of Disordering in γ-Ga23.Phys. Rev. Lett.2024, 133, 226101. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.226101【其他相关文献】
[1] Mu, S. & Van de Walle, C.G. Phase stability of (AlxGa1-xpolymorphs: A first-principles study.Phys. Rev. Mater.,2022, 6, 104601. https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.6.104601[2] Playford, H.Y., Hannon, A.C., Tucker, M.G. et al. Characterization of structural disorder in γ-Ga23.J. Phys. Chem. C2014, 118, 16188. https://doi.org/10.1021/jp5033806(纯计算)北京计算科学研究中心魏苏淮团队J. Am. Chem. Soc.: 构型无序在稳定复杂化合物化学不良配位中的关键作用
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来源：科学风向标
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