在超離子晶體中,類液體離子擴散率通常與超低熱導率和軟振動動力學密切相關。然而,由于超離子材料的多樣性和復雜的潛在機制,離子輸運和振動動力學之間的一般關系仍然難以捉摸。
伊利諾伊大學香檳分校Elif Ertekin等使用一套原子第一性原理方法研究了密集鹵化鋰離子導體Li3YCl6(LYC)中振動動力學和離子輸運之間的聯系。
本文要點:
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構型無序,晶格非諧性,以及耦合的主移動離子振動動力學共同誘導了超離子態的躍遷。發現了離子跳躍和振動模式分布激活之間的統計相關性。然而,與超離子導體相關的典型現象,如區域邊界軟聲子的選擇性擊穿或概念中的長波長橫向聲學模式,并不存在。相反,有助于Li擴散的非簡諧區-邊界模式被發現選擇性地加寬和軟化,但在超離子躍遷中持續存在。這些非簡諧模式將鋰離子運動與柔性緊密堆積陰離子框架的振動耦合在一起,后者保持穩定并促進離子跳躍。
(2)
作者的結果為構型無序和軟而有彈性的振動模式如何實現離子跳躍提供了見解,特別是在三維密堆積晶體中。
參考文獻:
B. Ahammed, E. Ertekin , Configurational Disorder, Strong Anharmonicity, and Coupled Host Dynamics Lead to Superionic Transport in Li3YCl6 (LYC). Adv. Mater. 2024, 2310537.
DOI: 10.1002/adma.202310537
https://doi.org/10.1002/adma.202310537