Sodium Diffusion and Dynamics in Na2Ti3O7: Neutron Scattering and Ab-initio Simulations
我们已经进行了准弹性和非弹性中子散射（QENS和INS）测量从300 K到1173 K调查钠扩散和相关的主机动力学在Na2Ti3O7。QENS数据表明，Na原子在1173K发生了局域跃迁.从头算分子动力学（AIMD）模拟补充了测量结果，并显示了1500 K以上沿a轴的一维长程扩散。模拟结果表明，间隙位置的占用是长程扩散的关键。轻推弹性带（NEB）计算证实，激活能势垒是最低的扩散沿a轴。在实验声子谱的峰值在10和14毫电子伏的Na动力学，消失变暖，这表明低能量声子显着有助于大钠振动振幅在升高的温度下，提高了钠跳跃的概率占主导地位。我们还计算了声子的模Grüneisen参数，从而计算了体积热膨胀系数，这被发现是在良好的协议与现有的实验数据。
2021-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio studying of spin states of sodium cobaltate Na$_{2/3}$CoO$_2$
Na ${}_x$ CoO ${}_2$由于具有很高的热电势和复杂的相图，其令人困惑的性质成为近来众多理论和实验研究的一个问题。实验表明Na ${}_{2/3}$ CoO ${}_2$具有类似kagome的钴亚晶格，这意味着这种强关联系统的额外复杂性。本文采用从头计算GGA+U模型方法，利用实验建立的精确晶胞，研究了Na ${}_{2/3}$ CoO ${}_2$的自旋态.已获得出版物中拟定浓度$x=2/3$的钠印迹的稳定性。AFM-A型磁有序被认为是一种基态。此外，低自旋态（LS）和中自旋态（IS）之间的竞争已经建立依赖于现场Hubbard $U$校正参数。LS态已被确定为Na ${}_{2/3}$ CoO ${}_2$的基态。
2012-04-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ab initio quality neural-network potential for sodium
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；Johannes Gutenberg University of Mainz（美因茨约翰内斯·古腾堡大学）；Ruhr-Universität Bochum（波鸿鲁尔大学）
本研究构建了具有从头算精度的钠神经网络原子间势，可在宽高压高温区间内准确描述钠的多相物性，为极端条件下钠的高精度分子动力学模拟提供高效工具。
2010-04-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Insights into Nb2C and Nb2CO2 as high-performance anodes for sodium- and lithium-ion batteries: An ab initio investigation
本文通过第一性原理DFT计算系统研究了Nb2C和Nb2CO2 MXenes作为钠/锂离子电池负极的电化学性能，揭示了Nb2C利于快速离子传输而Nb2CO2利于电荷保持的差异化优势，为MXene基高性能储能电极的优化设计提供了理论依据。
2025-04-11 cond-mat.mtrl-sci
Sodium Trimer Ordering on NaxCoO2 Surface
用超高真空扫描隧道显微镜（UHV-STM）研究了室温下Na ~+离子在原位解理NaxCoO_2（x=0.84）表面的有序性。三个主要的阶段，与p（3 × 3），（根7 ×根7），（2根3 × 2根3）六边形晶胞和表面Na浓度分别为1/3，3/7，1/2，被确定。一个令人惊讶的发现是，钠三聚体作为基本的积木，在长距离有序。钠三聚体的稳定性是由于增加钠与氧的协调从头计算表明，并可能在有限的温度下的配置熵。
2008-05-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Sodium diffusion in alkali feldspars: Towards the impact of Al/Si ordering
本文利用22Na放射性同位素测量了天然碱性长石中Na的示踪扩散，确定了正长石的完整扩散张量，并指出Al/Si有序化状态对Na扩散速率具有显著影响。
2024-12-23 cond-mat.mtrl-sci
$\textit{Ab initio}$ study of phosphorus anodes for lithium and sodium-ion batteries
磷最近在锂和钠离子电池的高容量和高倍率阳极的背景下受到关注。在这里，我们提出了第一原理结构预测研究结合NMR计算，使我们深入了解其锂化/钠化过程。我们报告了各种新的相位AIRSS和原子物种交换方法发现的相位。特别令人感兴趣的是，发现稳定的Na $_5$ P $_4$ -C2/m结构和局部稳定的结构小于10 meV/f. u。从凸包，如Li $_4$ P $_3$ -P2 $_1$ 2 $_1$ 2 $_1$、NaP $_5$ -Pnma和Na $_4$ P $_3$ -Cmcm。用第一性原理声子计算方法研究了Na $_5$ P $_4$ -C2/m和Li $_4$ P $_3$ -P2 $_1$ 2 $_1$ 2 $_1$的力学稳定性.我们已经计算出的平均电压表明，黑磷（BP）可以被认为是一个安全的锂离子电池阳极，由于其高锂插入电压，1.5 V，此外，BP表现出相对较低的理论体积膨胀相比，其他嵌入阳极，216\%（$ΔV/V$）。我们确定，在计算的屏蔽的特定范围可以与特定的离子排列，结果在解释NMR光谱实验中发挥了重要作用。由于磷化锂被发现是绝缘的，即使在高锂浓度下，我们表明，Li-P掺杂相与铝具有费米能级的电子状态，这表明使用铝作为掺杂剂可以提高P阳极的电化学性能。
2015-10-12 cond-mat.mtrl-sci
Amorphous carbon a promising material for sodium ion battery anodes: a first principles study
我们提出了一个比较从头计算研究钠和锂存储在无定形（玻璃）碳（a-C）与石墨。通过将随机生成的结构拟合到参考径向分布函数来获得非晶结构。Li插入在石墨和a-C中均是热力学上有利的。虽然钠插入在石墨中在化学上是不利的，但a-C具有多个插入位点，其结合能强于Na内聚能，使其可用作Na离子电池的阳极材料。
2015-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Comparison of alpha- and beta- tin for lithium, sodium, and magnesium storage: an ab initio study including phonon contributions
我们提出了一个比较从头算研究的锂，钠，镁存储在锡，包括声子效应和α和β Sn之间的相位竞争。发现低浓度的Mg掺杂稳定β相。相反，Li和Na掺杂显示出在室温下逆转相的稳定性：Li/Na掺杂的α-Sn比Li/Na掺杂的β-Sn更稳定，直到约380/400 K的温度。这可以使实验研究中报道的β-Sn阳极的锂化和脱锂后α-Sn的形成合理化。Li/Na/Mg掺杂的相稳定性的变化与Li/Na/Mg在一相中相对于另一相中的嵌入能直接相关：在300 K时，Li/Na更容易嵌入α-Sn中（-0.37/-0.08 eV）比β-Sn（0.06/0.49 eV），而Mg嵌入能虽然是正的（即不利的嵌入），但在β-Sn中（0.53 eV）比在α-Sn中（0.66 eV）低。温度效应对嵌入能的影响很大，在300 K时可达0.13 eV。扩散势垒的分析表明，β-Sn中的Li、Na和Mg扩散是各向异性的，沿着（001）方向的迁移势垒（分别为0.01、0.22和0.07 eV）显著低于α-Sn中的迁移势垒（分别为0.20、0.52和0.40 eV）。
2015-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Phase Stability and Sodium-Vacancy Orderings in a NaSICON Electrode
我们阐明了钠（Na）嵌入钠超离子导体（NaSICON）型电极，Na $_x$ V $_2$（PO $_4$）$_3$的热力学，为有前途的高功率密度的钠离子电池。本文首次报道了NaSICON型电极Na $_x$ V $_2$（PO $_4$）$_3$的计算温度-组成相图。我们确定了两个化学稳定相的组成Na $_2$ V $_2$（PO $_4$）$_3$和Na $_{3.5}$ V $_2$（PO $_4$）$_3$，并首次描述了它们的结构特征基于我们的计算分析。我们揭示的晶体结构和电子结构的起源与特定的Na/空位的安排，这是由钒网站上的电荷排序驱动的基态组合物。这些结果对可持续发展的钠离子电池的高能量和功率密度电极的优化具有重要意义
2021-09-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Sodium ion ordering of Na0.77CoO2 under competing multi-vacancy cluster, superlattice and domain formation
基于电化学微调单晶的同步辐射X射线劳厄衍射研究，提出了Na $_{0.77}$ CoO $_2$中钠多空位簇有序化形成的异质超晶格.标题化合物位于接近所提出的x ~ 0.77-0.82相分离范围的可混性间隙的下限。在sqrt{19}a*sqrt {19}a*3c的大超晶格尺寸内，平均钠空位簇尺寸估计为每层4.5个Na空位。特别大的Na空位团簇尺寸有利于大的孪生简单六方超晶格sqrt{19}a，与较小的二，三和四空位团簇形成的sqrt{12}a和sqrt{13}a的超晶格竞争。在~ 3 K以下观察到的类似自旋玻璃的磁滞现象以及在273- 373 K热循环过程中的孪晶畴、三畴和单畴转变揭示了竞争的电子关联。
2009-09-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ab Initio Discovery of Novel Crystal Structure Stability in Barium and Sodium-Calcium Compounds under Pressure using DFT
第I/II族材料在高压下表现出意想不到的结构相变，为元素超导性的起源提供了潜在的见解。我们在这里提出了一个计算研究元素钡和二元钠钙合金，以确定已知和未知相的钡在压力下，以及稳定的高压化合物在不混溶的钠钙系统。为了预测稳定性，我们对随机生成的结构进行了密度泛函理论计算，并使用遗传算法对其进行了进化。对于钡，我们观察到所有预期的阶段和一些新的亚稳结构，不包括不相称的Ba-IV结构。在30-42 GPa压力范围内，我们还观察到了一个未曾报道过的结构（α-Sm），推测它是基态。在钠钙体系中，我们证明了我们的搜索方法的可行性，但一直无法预测任何稳定的化合物。这些结果提高了遗传算法的效率，并为今后的工作提供了许多有前途的方向。
2012-07-13 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Multi-phonon scattering and Ti-induced hydrogen dynamics in sodium alanate
本文采用从头算方法和中子非弹性散射（NIS）研究了纯的和掺钛的钠铝酸盐（NaAlH_4）的结构、能量学和动力学，重点研究了钛替代掺杂的可能性。NIS光谱被发现表现出令人惊讶的强大和尖锐的双声子功能。计算结果表明，替位Ti掺杂在能量上是可能的。Ti更倾向于取代Na，并且是促进多个Al-H键断裂的强有力的氢吸引子。我们的研究结果暗示了改善铝酸盐的氢动力学和存储容量的新方法。
2004-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Topological Electride Phase of Sodium at High Pressures and Temperatures
通过从头算演化结构搜索和准谐波计算，预测钠在高压高温下从绝缘hP4相转变为拓扑半金属电子化物P63/m相，该相具有受对称性保护的狄拉克节面和非核电荷。研究揭示了温稠密钠在离子核重叠条件下的电子结构与自由能复杂性。
2022-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Sodium layer chiral distribution and spin structure of Na$_2$Ni$_2$TeO$_6$ with a honeycomb network
研究了具有Ni蜂窝结构的$P2$型Na $_2$ Ni $_2$ TeO $_6$的Na离子分布、扩散路径和自旋结构的性质。Na离子的核密度分布揭示了Na层内的2D手性图案，而不破坏原始的3D晶体对称性，这是通过逆傅里叶变换（iFT）辅助中子衍射技术唯一实现的。计算的Na离子键价和（BVS）图的等值面所描述的Na扩散途径被发现符合手性扩散机制。通过电子密度图、中子衍射、磁化率、比热、热导率和输运测量，详细研究了Na位占据率和Ni $^{2+}$自旋有序性。在所研究的多晶样品中识别出强无公度（ICM）和弱公度（CM）反铁磁（AFM）自旋有序的特征，并且通过使用单晶样品在对应于AFM峰（$\frac{1}{2}$，0，1）的动量空间中进行$k$扫描来确认CM-AFM自旋有序。
2017-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio based study on atomic ordering in {(Ba, Sr)}TiO$_3$
本研究结合密度泛函理论与分子动力学模拟，探究Sr浓度和原子有序化对(Ba, Sr)TiO$_3$性能的影响，发现原子有序化对宏观结构影响小，但会显著改变居里温度、极化率及铁电相稳定性。
2023-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis of sodium cobaltate Na$_{x}$CoO$_{2}$ single crystals with controlled Na ordering
在这项研究中，我们合成的Na $_{x}$ CoO $_{2}$与$x\sim0.8$使用光学浮区技术的单晶。彻底的电化学处理的样品，使我们能够控制脱嵌钠，以获得稳定的钠有序相与$x=0.5-0.8$的单晶样品。与在Na有序粉末样品中观察到的大块磁性能的比较证实了这些单晶相的高质量。测量了Na有序样品的ab平面电阻率，并且对于不同的样品批次具有很好的重现性。这些数据与先前对单晶的初步实验研究中发现的数据类似，但对我们的样品测定的较低的剩余电阻率和较尖锐的反铁磁转变证实了它们的较高质量。
2018-06-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electron and phonon spectra dynamics and features of phase transitions in sodium at P=0-100 GPa
本文研究了钠在0 ~ 100 GPa压力范围内的电子和声子谱动力学以及结构转变和熔化的特征。在密度泛函理论中，通过LMTART-7软件包（Savrasov-Savrasov：1992; Savrasov：1996; Savrasov：2004）从头计算晶体钠的电子和声子光谱，允许线性松饼-锡轨道的全势方法。使用林德曼测量和计算的声子谱，获得与实验数据（Gregoryanz，et al：2005; Gregoryanz，et al：2008）对应的熔点的理论值。讨论了熔融曲线极大值附近和cI_2 → cI_4结构转变范围内的电子和声子谱动力学特征。
2016-12-14 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis of Sodium Polyhydrides at High Pressures
唯一已知的钠和氢的化合物是典型的离子NaH。已知高压的应用可以促进具有更高原子配位的状态，但是尽管有几个理论预测，但对具有不寻常化学计量的多面体的广泛搜索仍然不成功。本文报道了在40GPa和2000K以上首次观察到Na（NaH_3和NaH_7）的多晶形成。我们结合同步辐射X射线衍射和拉曼光谱在激光加热的金刚石砧室和理论从头算随机结构搜索，这两者都同意在稳定的结构和组成。我们的研究结果支持形成多中心键合的材料与不寻常的化学计量。这些结果可用于设计新的含能固体和基于富氢材料的高温超导体。
2014-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Upscaling from ab initio atomistic simulations to electrode scale: The case of manganese hexacyanoferrate, a cathode material for Na-ion batteries
Univ. Grenoble Alpes, CEA, Liten, DEHT（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国原子能和替代能源委员会，技术研究所，热力学和氢部门）；Univ. Grenoble Alpes, CEA, CNRS, Grenoble INP, IRIG, SyMMES（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国原子能和替代能源委员会，法国国家科学研究中心，格勒诺布尔理工学院，研究与创新综合研究所，分子相互作用与材料模拟实验室）
提出一种可推广的跨尺度计算框架，通过主动学习策略训练矩张量势，结合混合巨正则蒙特卡洛-分子动力学采样，从原子尺度预测钠锰六氰合铁酸盐的扩散、相变和电极性能，并输入伪二维相场模型实现连续尺度模拟。
2026-05-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.chem-ph
Structure and Properties of α-NaFeO2-type Ternary Sodium Iridates
本文报道了Na_（3-x）MIrO_6和Na_（3-x）M_2IrO_6型层状化合物的合成、结构和基本的磁、电性质，其中M是3d系列的过渡金属（M=Zn，Cu，Ni，Co，Fe和Mn）。菱形结构，在空间群R-3 m，由中子和同步辐射粉末衍射数据的改进确定。除了M = Zn的情况外，在中子粉末衍射图中没有发现明显的长程2：1或1：2蜂窝状M/Ir有序的证据，因此通常化合物最好被指定为缺钠α-NaFeO 2型相，分子式为Na 1-xM 1/3 Ir 2/3 O2或Na 1-xM 2/3 Ir 1/3 O2。同步加速器粉末衍射图案表明，几种化合物可能具有蜂窝状的面内金属铱有序与无序堆叠的层。在我们的合成条件下，所有的化合物都是缺钠的，并且是黑色和绝缘的。由磁化率测量得到的Weiss常数表明，Na0.62Mn0.61Ir0.39O2、Na0.80Fe2/3 Ir 1/3 O2、Na0.92Ni1/3 Ir 2/3 O2、Na0.86Cu1/3 Ir 2/3 O2和Na0.89Zn1/3 Ir 2/3 O2表现出主要的反铁磁相互作用。对于Na0.90Co1/3 Ir 2/3 O2，在低温下主要的磁相互作用是铁磁的，而在高温下它们是反铁磁的;有效磁矩也有变化。低温比热测量（至2 K）Na 0.92 Ni 1/3 Ir 2/3 O2表明存在一个广泛的磁有序转变。X射线吸收光谱表明，铱在所有化合物…
2013-12-04 cond-mat.mtrl-sci
First-principles predicted low-energy structures of NaSc(BH4)4
根据先前对实验数据的解释，钠-钪双阳离子硼氢化物NaSc（BH $_4$）$_4$在晶体学空间群$Cmcm$中结晶，其中每个钠（钪）原子被六个钪（钠）原子包围。基于\textit{ab initio}计算的该相的仔细研究表明，该结构是动态不稳定的，并且产生具有$C222_1$对称性和几乎相同的X射线衍射图案的能量和动态更有利的相。通过另外进行广泛的结构搜索与迷你跳跃方法，我们发现了一类新的低能量的结构，表现出一种新的结构图案，其中每个钠（钪）原子被包围的四个钪（钠）原子排列在一个几乎相等的边的矩形或四面体的角落。这些新相都被预测为具有$7.9-8.2$ eV带隙的绝缘体。最后，我们评估了这些结构对NaSc（BH $_4$）$_4$储氢性能的影响。
2014-03-29 cond-mat.mtrl-sci
A stable compound of helium and sodium at high pressure
氦通常被认为是化学惰性的，这是由于其极其稳定的闭壳层电子构型，零电子亲和力和无与伦比的电离电位。除了少数包合物外，还不知道它能形成化学稳定的化合物。在这里，使用从头算进化算法USPEX和随后的金刚石压砧单元中的高压合成，我们报告了一种氦和钠的化学稳定化合物Na2He的发现，该化合物具有萤石型结构，并且在>113 GPa的压力下稳定。我们表明，He原子的存在下，导致强烈的电子局域化，使这种材料绝缘。这一阶段是一个晶体，与电子对本地化的间隙，形成八个中心的两个电子键内的空钠8立方体。我们还预测了在15 GPa以上的压力下存在具有类似结构的Na2HeO。
2017-02-14 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical calculation of finite-temperature X-ray absorption fine structure: application to sodium K-edge in NaCl
Max Planck Institute for Chemical Energy Conversion（马克斯·普朗克化学能转换研究所）；Martin Luther University Halle-Wittenberg（马丁·路德·哈勒-维滕贝格大学）
本文提出了一种基于量子化学模拟的方法，用于计算NaCl中钠K边的X射线吸收精细结构，通过结合时间依赖密度泛函微扰理论和从头分子动力学，实现了对核心激发能和原子间距离分布的高效采样，从而预测了与实验测量一致的光谱数据。
2025-09-02 cond-mat.mtrl-sci
Stability of xenon-sodium compounds at moderately low pressures
本研究利用从头算进化算法预测100 GPa以下Xe-Na体系，发现NaXe、NaXe₃和NaXe₄三种稳定金属化合物，并首次识别出阳离子空位型CaIrO₃结构。
2023-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio study of short-range ordering in vanadium-based disordered rocksalt structures
该研究通过第一性原理和团簇展开方法，揭示了钒基无序岩盐正极材料中锂脱出顺序与钒氧化机制，为调控短程有序性以优化性能提供了理论指导。
2023-04-28 cond-mat.mtrl-sci
Non-perturbative $ab$ $initio$ approach for calculating the electrical conductivity of a liquid metal
提出了一种非微扰的$ab$ $initio$方法来计算液态金属的电导率。我们的方法是基于Kubo公式和电子-声子耦合（EPC）理论，不同于传统的经验方法的基础上Kubo-Greenwood公式，充分考虑了电子和运动离子之间的耦合的影响。我们表明，在高温下的电导率是由EPC参数$λ_{\mathrm{tr}}$，这可以推断，非微扰，从相关的离子诱导的电子散射矩阵。后者可以在分子动力学模拟中评估。基于密度泛函理论和赝势方法，我们实现了一个$ab$ $initio$的方式。我们将其应用于液体钠，并获得与实验符合良好的结果。这种方法是有效的，并基于严格的理论，适用于一般的金属液体系统。
2022-01-16 cond-mat.mtrl-sci
Accuracy of ab initio methods in predicting the crystal structures of metals: review of 80 binary alloys
预测和表征材料的晶体结构是材料研究和开发中的关键问题。我们报告了以下系统的从头算LDA/GGA计算结果：AgAu、AgCd、AgMg、AgMo*、AgNa、AgNb*、AgPd、AgRh*、AgRu*、AgTc*、AgTi、AgY、AgZr、AlSc、AuCd、AuMo*、AuNb、AuPd、AuPt*、AuRh*、AuRu*、AuSc、AuTc*、AuTi、AuY、AuZr、CdMo*、CdNb*、CdPd、CdPt、CdRh、CdRu*、CdTc*、CdTi、CdY、CdZr、CrMg*、MoNb、MoPd、MoPt、MoRh、MoRu、MoTc*、MoTi、MoY*、MoZr、NbPd、NbPt、NbRh、NbRu、NbTc、NbY*、NbZr*、PdPt、PdRh*、PdRu*、PdTc、PdTi、PdY、PdZr、PtRh、PtRu、PtY、PtTc、PtTi、PtZr、RhRu、RhTc、RhTi、RhY、RhZr、RuTi、RuTc、RuY、RuZr、TcTi、TcY、TcZr、TiZr*，YZr*（*=从头算方法预测没有化合物稳定的系统）。与实验数据的详细比较证实了从头计算方法可以预测基态的高精度。保留字：二元合金，从头算，过渡金属，结构铝，镉，金，镁，钼，铌，钯，铂，铑，钌，钪，银，钠，钛，锝，钇，锆。
2005-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous optical and electronic properties of dense sodium
基于量子化学的从头算密度泛函理论，采用广义梯度近似，系统地研究了最近报道的绝缘致密钠相（Na-hp4）的光学和电子性质[Ma \textit{et al.}，Nature \textbf{458}，182（2009）].发现该结构具有光学各向异性和对可见光透明的性质，利用其电子能带结构和角矩分解态密度可以很好地解释这一现象。通过对Na-hp4在不同压力下的bader分析，我们得出结论：Na-hp4结构中存在离子性，且随着压力的增加而增强。此外，在能量范围从1.4到2.4 eV的吸收光谱进行了比较，最近的实验结果，发现很好的协议。发现深能级的价电子参与了带间跃迁。
2010-01-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Electrochemical and thermal control of continuous phase transitions in P2-NaxNi1/3Mn2/3O2
Stanford University（斯坦福大学）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）；University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）
研究通过电化学和热控制揭示P2-NaxNi1/3Mn2/3O2中钠空位有序与结构对称性变化的耦合关系，发现其相变机制与第二阶行为相关。
2026-07-29 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of phosphorus effect on vacancy-mediated process in nickel alloys - an insight into Ni2Cr ordering
镍-铬合金中长程序的发展具有很大的技术意义，但对其转变的动力学和机制知之甚少。本文采用计算和实验相结合的方法研究了磷对Ni-Cr合金中化学计量比Ni_2Cr有序化速率的促进作用。制备了一系列Ni-33% Cr-x%P样品（以原子百分比计），其中磷浓度x = <0.005-0.1原子%。并在373和470°C之间老化长达3000小时。第一性原理模型认为fcc Ni与稀P作为一个合理的近似复杂的Ni-Cr-P合金系统。计算结果表明，通过与磷原子相关的空位的连续交换和旋转跳跃的空位溶质对扩散的空位输运的显着增强。这两种迁移路径的能垒至少比纯Ni溶剂中空位原子交换的能垒低0.35 eV。分析扩散模型预测，对于0.1at.%，P在400-500°C。模型预测结果与显微硬度的变化趋势吻合较好。我们用动力学有序化模型表征了显微硬度的结果，表明有序化转变的激活能显著降低。这些结果有助于衡量工业合金发展长程序的风险，这种长程序增加了强度，但降低了延展性和韧性。微量合金化元素与多余空位结合，降低空位迁移势垒，可显著促进Ni_2Cr沉淀硬化。
2019-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of atomic ordering and spin-glass transition in dilute CuMn alloys
采用从头算方法对典型的自旋玻璃合金Cu 0.83 Mn 0.17进行了研究。采用第一性原理计算来获得有效的化学、应变诱导和磁交换相互作用以及静态原子位移，并且这些相互作用随后用于热力学模拟。结果表明，计算的原子和磁短程有序准确地再现了中子散射实验的结果。特别是，它被证实，合金表现出一种倾向，向有序化和相应的有序相显示。磁结构是由自旋螺旋团簇伴随着较弱的铁磁短程关联。用有限尺寸标度技术在蒙特卡罗模拟中得到的自旋玻璃转变温度为57 K，与实验数据78 K相当吻合。
2009-06-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Computational Studies on O2-P2 Phase-Transition Dynamics in Layered-Oxide Sodium-Ion Cathode Materials
Forschungszentrum Jülich GmbH（于利希研究中心）；University of Twente（特文特大学）
本研究通过训练经典势能函数，研究层状氧化物钠离子正极材料O2-P2相变的动力学行为，揭示脱钠过程中相变势垒降低及钠离子扩散率增加的机制。
2025-12-08 cond-mat.mtrl-sci
First-Principles Study on NaxTiO2 with Trigonal Bipyramid Structures: An Insight into Sodium-Ion Battery Anode Application
开发具有低电极电压、高比容量和优异倍率性能的高效负极材料是商业上可行的钠离子电池（SIB）的迫切需要。为了寻找一种新型的SIB负极材料，我们采用第一性原理计算研究了具有五氧配位三角双锥（TB）结构的NaxTiO 2化合物的电化学性质.确定了四种不同的TB相，我们进行了它们的晶体结构的优化，并计算了它们的能量学，如钠结合能，形成能，电极电位和Na离子迁移的活化能。计算表明，TB-I相可以是SIB阳极材料的四个TB相中的最佳选择，这是由于在Na插入时相对低的体积变化低于4%，在1.0V以下的低电极电压，在x = 1时完全钠化有可能实现约335 mAh/g的最高比容量，以及在Na含量从x = 0.125到x = 0.5时低于0.35eV的合理低的激活势垒。通过对Na化过程中电子态密度和电荷密度差的分析，发现TB相中的NaxTiO 2化合物由于Na原子向Ti离子的电子转移，从电子绝缘材料转变为电子导电材料，有序化了Ti4 +/Ti 3+氧化还原对，有利于SIB操作。
2019-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Unexpected Structures for Intercalation of Sodium in Epitaxial Graphene-SiC Interfaces
我们使用扫描隧道显微镜，光谱学和从头计算，几个嵌入结构存在于SiC（0001）上的外延石墨烯中的钠。插层在室温下发生，Na电子掺杂石墨烯。它插层在单层石墨烯和富碳界面层之间。它还渗透到界面层下方并将其折叠以形成第二石墨烯层。这种去耦加速退火，并验证了直接钠沉积到界面层。我们的观察表明，石墨烯中的嵌入与石墨中的嵌入有着根本的不同，并且是一种多功能的电子控制手段。
2011-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Sodium-Decorated Ennea-Graphene: A Novel 2D Carbon Allotrope for High-Capacity Hydrogen Storage
本文通过DFT计算提出钠修饰的烯九石墨烯作为新型二维储氢材料，其每个钠原子可逆吸附4个H2分子，容量达8.8 wt%，超过美国能源部2025年目标。
2025-09-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Distinguishing sodium-ion penetration and sustained transport in realistic hard carbon nanostructures
本研究通过机器学习生成硬碳结构并进行分子动力学模拟，揭示了碳密度对钠离子存储和传输的影响，表明微观结构是决定离子持续渗透的关键因素。
2026-10-05 cond-mat.mtrl-sci
An ab initio molecular dynamics exploration of associates in Ba-Bi liquid with strong ordering trends
虚拟缔合物被广泛用于描述和模拟具有强有序趋势的液相。然而，在大多数情况下，很少有证据被认为是同伙。本文采用从头计算分子动力学（AIMD）方法研究了Ba-Bi系液体的性质。发现在富Ba熔体中，Bi原子几乎完全被Ba原子包围。在AIMD模拟过程中，Bi中心配位多面体与Ba 5 Bi 3和Ba 4 Bi 3的晶体结构密切相关，寿命比其他多面体更长。此外，富Ba熔体中的这些双心多面体通过顶点、边、面和/或双锥共享而彼此连接，以形成中程有序（MRO）。在富Bi熔体中，Ba中心多面体也形成MRO，但它们的结构和组成都不同，寿命较短。AIMD研究的这些结果提供了证据，表明在Ba-Bi液体中存在强有序的Ba 4 Bi 3缔合物和弱有序的BaBi 3缔合物。预测的液相混合焓与文献中的CALPHAD模拟结果吻合较好。
2020-02-04 cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
First Principle Local Density Approximation Description of the Electronic Properties of Ferroelectric Sodium Nitrite
采用第一性原理和局域密度计算方法研究了铁电晶体NaNO $_2$的电子结构。我们的从头算，非相对论计算采用局域密度泛函近似（LDA）势和原子轨道的线性组合（LCAO）。按照Bagayoko，Zhao，Williams，方法，Ekuma和Franklin（BZW-EF）的改进，我们自洽地求解了Kohn-Sham方程和根据占据态的波函数给出基态电荷密度的方程。我们发现从W到R的间接带隙为2.83 eV。我们计算的直接带隙在R、W、X、Γ和T处分别为2.90、2.98、3.02、3.22和3.51 eV。能带结构和态密度显示出分子固体的典型的高局域化。分电子态密度表明，价带只由复杂的阴离子态形成。这些结果与实验结果非常吻合。计算出的态密度也是如此。我们计算出的电子有效质量分别为1.18、0.63和0.73 mo，在Γ-X、Γ-R和Γ-W方向上，显示了这种材料的高度各向异性性质。
2012-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Comparative computational study of lithium and sodium insertion in van der Waals and covalent tetracyanoethylene (TCNE) -based crystals as promising materials for organic lithium and sodium ion batteries
我们提出了一个比较从头计算研究Li和Na插入分子（范德华）晶体TCNE（四氰基乙烯）以及在共价Li/Na-TCNE晶体。我们确认了先前合成的（共价）Li-TCNE晶体的结构，并预测其Na-TCNE类似物的存在。在分子/共价TCNE晶体中，插入位点被确定与Li和Na的结合能高达2.7/1.8和2.6/1.8 eV强于Li和Na的内聚能，分别在稀浓度。每个TCNE单元可以分别插入高达5.5/2.5和3/2的Li和Na原子，同时保持结构，最大电压分别为3.5/2.2和3.3/2.7 V。对于分子晶体中的Li和Na，容量高达418 mAh g-1，对于共价晶体中的Li，容量高达198 mAh g-1，对于Na，容量高达177 mAh g-1，Li和Na的插入不会导致与普通电解质的反应。因此，四氰基乙烯基分子和共价晶体可以成为有效的锂和钠离子电池的有机阴极和阳极材料。
2015-11-25 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Theory of magnetic ordering in the heavy rare earths: ab-initio electronic origin of pair- and four- spin interactions
本文描述了长周期磁性相的从头算无序局域矩理论，并研究了重稀土元素（HRE）的磁性态，即顺磁、锥形和螺旋反铁磁（HAFM）、扇形和铁磁（FM）态的温度和磁场依赖性.我们得到了一个通用的HRE磁相图，这是随之而来的共同HRE价电子结构的f-电子磁矩有序的响应。该理论直接将一阶HAFM-FM跃迁与费米面嵌套的损失联系起来，并提供了一个模板来分析其他相，并揭示f-电子相关效应特别复杂的地方。对于一系列六方密排晶格常数c和a，钆是原型，并且通过用de Gennes因子缩放对和四次局部矩相互作用并选择适当的镧系收缩c和$a$值来直接应用于其他HRE。
2016-10-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Non-collinear magnetic ordering in compressed FePd$_3$ ordered alloy: a first principles study
采用基于密度泛函理论的从头计算方法研究了有序FePd $_3$合金的磁相图随外压的变化。考虑到几种磁组态，我们得出结论，在压力下的系统有一个非共线自旋排列的趋势。海森堡交换参数$J_{ij}$的分析表明，铁-铁磁耦合对Pd原子的极化有很强的依赖性。考虑到后者的影响，我们建立了一个扩展的海森堡模型与高阶（双二次）条款。最小化这个哈密顿量的能量，充分参数化使用从头计算的结果，我们发现了一个候选人的压缩FePd $_3$，这可以被看作是两个相互渗透的“三重Q”相的基态。
2012-12-14 cond-mat.mtrl-sci
Multiple Localized States and Magnetic Orderings in Partially Open Zigzag Carbon Nanotube Superlattices: An Ab Initio Study
利用第一性原理计算，我们研究了部分开放的锯齿形碳纳米管（CNT）超晶格的电磁性质。研究发现，这些超晶格在费米能级附近可以表现出多个局域态，这取决于它们的开放度。更重要的是，某些电子态被限制在结构的某些部分，甚至有特殊的磁序。我们证明，作为一个原则的证明，一些部分开放的锯齿形CNT超晶格本身是巨大的（100%）磁阻器件。此外，局域（和自旋极化）状态以及超晶格的带隙可以进一步调制由外部电场垂直于管轴，和沿管轴的偏置电压可以用来控制两个自旋态的电导。我们相信，这些结果将开辟新的纳米电子和自旋电子器件的生产方式。
2010-05-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First principles study of the surface of silica and sodium silicate glasses
我们使用\textit{ab initio}分子动力学模拟来研究纯二氧化硅和钠硅酸盐玻璃的干燥表面的性质。基于沿着垂直于表面的方向（$z-$方向）的原子分布来定义表面层。我们发现，这些表面有一个更高的浓度的悬挂键，以及二元（2 M）环比散装样品。增加Na $_2$ O的浓度降低了结构缺陷的比例。从振动态密度，人们得出结论，2 M环在频率$\approx850$ ~cm $^{-1}$处具有独特的振动特征，与实验结果一致。我们还发现，由于表面的存在，在$z-$方向的原子振动是软比其他两个方向。电子态密度清楚地显示了表面和内部之间的差异，我们可以将其归因于特定的结构单元。最后，电子局域化函数的分析允许洞察的局部结构和Na的存在下的玻璃中的化学键合的性质的影响。
2021-01-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Effect of the metallicity on the capacitance of gold - aqueous sodium chloride interfaces
电化学实验已经确定，对于诸如金和铂的优良金属，电极-电解质界面的电容比碳基材料大得多。尽管发展了精细的电极相互作用势，但迄今为止的分子动力学模拟还不能捕捉到这种效应。在这里，我们表明，改变高斯电荷分布的宽度用于代表金中的原子电荷是一种有效的方法来调整其金属性。更大的高斯宽度导致的电容的水溶液（纯水和1摩尔NaCl）在最近的从头算分子动力学的结果很好的协议。对于纯水，电容的增加并不伴随着结构的变化，而在盐的存在下，Na $^+$阳离子倾向于吸附在表面上显着。对于强金属金电极，这些离子甚至可以在表面的中空位点上形成内球复合物。
2021-06-14 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Synthesis, structure and magnetic properties of honeycomb-layered Li3Co2SbO6 with new data on its sodium precursor, Na3Co2SbO6
采用熔盐离子交换法制备了Li 3Co 2SbO 6，并通过Rietveld方法对其结构进行了优化，证实了其Na前驱体的蜂窝型Co/Sb有序结构。单斜，而不是三角对称的Na 3Co 2SbO 6是直接证明了第一次在高分辨率的同步辐射XRD图案的峰分裂。长程反铁磁秩序是建立在TN约6.7 K和9.9 K的Na 3Co 2SbO 6和Li 3Co 2SbO 6，分别由磁化率和比热确认。自旋波分析的比热数据表明存在的三维AFM磁振子在Na 3Co 2SbO 6和二维AFM磁振子在Li 3Co 2SbO 6。在高达9 T的中等磁场中，磁化强度的场依赖性几乎达到饱和，并表现出A3 Co2 SbO 6（A = Na，Li）的磁场诱导自旋重取向转变的特征。整体热力学研究表明，这两种化合物的磁性是非常敏感的外部磁场，从而预测一个非平凡的基态丰富的磁相图。用低温中子粉末衍射法测定了Li_3Co_2SbO_6的基态自旋组态。它表示蜂窝层中的磁矩的铁磁排列，相邻层之间具有反铁磁耦合。
2020-12-02 cond-mat.mtrl-sci
Ferrodistorsive orbital ordering in the layered nickelate NaNiO_2: A density-functional study
采用线性Muffin-tin轨道方法，通过密度泛函计算，研究了镍酸钠NaNiO_2低温相的电子结构和磁性。发现了反铁磁溶液，每个Ni离子的磁矩为0.7 m_B，由于Ni^{3+}离子周围的Jahn-Teller畸变而产生铁畸变轨道有序，这与中子衍射推断的轨道有序一致.虽然层内交换是铁磁性的，但层间交换是弱反铁磁性的，由长的Ni-O-Na-O-Ni超交换路径介导。
2004-09-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Disorder Dynamics in Battery Nanoparticles During Phase Transitions Revealed by Operando Single-Particle Diffraction
本研究利用原位单颗粒X射线衍射追踪钠离子电池P2型正极在钠脱出过程中的单颗粒结构演化，发现层错取向在P2-O2相变前突发对齐，并提出局域到关联Jahn-Teller畸变转变模型解释该前置相变。
2021-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous phonon lifetime shortening in paramagnetic CrN caused by magneto-lattice coupling: A combined spin and ab initio molecular dynamics study
本文采用原子自旋动力学和从头算分子动力学相结合的方法研究了顺磁性CrN中自旋涨落和晶格振动的相互耦合。两个自由度动态耦合，导致非绝热效应。与绝热方法相比，这些效应抑制了低温下的声子寿命。在这里确定的动态耦合提供了一个解释实验观察到的意外的温度依赖性的磁性半导体的热传导率高于磁有序温度。
2018-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Modeling the Behavior of Complex Aqueous Electrolytes Using Machine Learning Interatomic Potentials: The Case of Sodium Sulfate
本研究以Na2SO4(aq)为例，应用基于DFT训练的机器学习原子间势，在DFT级精度下探索了复杂单价-二价溶剂化离子的结构和热力学，克服了传统方法在时间与空间尺度上的局限。
2025-07-14 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Selecting the suitable dopants: electronic structures of transition metal and rare earth doped thermoelectric sodium cobaltate
工程$Na_{0.75}CoO_2$被认为是实现高效热电系统的主要候选材料，可从废热中再生电力。在这项工作中，三个元素的最外层的电子配置，（1）一个开放的d壳层（Ni），（2）一个封闭的d壳层（Zn），（3）一个半填充的f壳层（Eu）与最大的未成对电子，概述了掺杂剂的电子和晶体结构的影响$Na_{0.75}CoO_2$。系统的$ab$ $initio$的密度泛函计算与$DMOL^3$软件包表明，当形成能$-2.35$ eV，$2.08$ eV的费米能级等于价带最大值时，取代Co的Ni和Zn更稳定。而Eu在取代形成能为$-2.64$ eV的Na时更稳定。由于这些结果与现有的实验数据表现出很大的和谐，他们提供了新的见解掺杂剂选择的基本原则，在高性能钴酸钠基多功能材料的开发中操纵的物理性能。
2019-02-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.chem-ph
Competing rhombohedral and monoclinic crystal structures in Mn$Pn_2Ch_4$ compounds: an {\em ab-initio} study
基于相对论自旋极化密度泛函理论计算，研究了MnPn_2CH_4化合物的晶体结构、电子和磁性，其中磷属元素金属原子（Pn）为Sb和Bi，硫属元素（CH）为Se和Te.结果表明，在该系列化合物中，元素较重的化合物倾向于采用由弱键合的七层单原子层组成的菱面体晶体结构，而元素较轻的化合物则倾向于单斜晶体结构。无论晶体结构的MnPn 2Ch 4系列的所有化合物表现出弱的能量增益（每分子式单位几毫电子伏或甚至小于毫电子伏）的反铁磁（AFM）耦合的磁矩Mn原子相对于它们的铁磁（FM）状态。对于菱形结构的层间AFM耦合是优选的，而在单斜相层内AFM配置与铁磁有序沿Mn链和链之间的反铁磁有序具有最小的能量。在该系列中，单斜化合物的特征在于比具有菱面体结构的化合物显著更宽的带隙。
2018-09-27 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio lattice dynamics simulations and inelastic neutron scattering spectra for studying phonons in BaFe2As2: Effect of structural phase transition, structural relaxation and magnetic ordering
我们已经进行了广泛的从头计算研究声子动力学及其在BaFe 2As 2和相关系统的超导性中可能的作用。将计算结果与非弹性中子散射数据进行比较，非弹性中子散射数据提供了比已发表数据更高的分辨率[Mittal等人，PRB 78 104514（2008）]，特别是在低频下。结构的相变和全部/部分结构弛豫，有和没有磁有序的影响，对计算的振动态密度的报告。声子最好的再现使用弛豫磁结构或实验细胞。几个声子分支的影响，从四方相到正交相的过渡与微妙的结构变化。研究了声子诱导畸变对电子结构和自旋结构的影响。结果表明，对于某些振动模式，费米能级附近的电子分布和自旋布居数发生了显著的变化。在20 meV的实验数据的峰值落入计算的伪间隙区域。这也是我们最近结合经验参数计算的工作中报告的情况[Mittal等人，PRB 78 104514（2008）]。电子和自旋自由度与声子耦合的综合证据与BaFe 2As 2和相关系统中超导性的当前兴趣有关。
2009-02-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Strain and structure driven complex magnetic ordering of a CoO overlayer on Ir(100)
采用从头计算方法研究了Ir（100）负载的CoC（10 $\times$ 2）CoO（111）薄膜的磁有序性.我们发现氧化膜的局部结构性质和诱导磁序之间存在密切关系，导致交替的铁磁和反铁磁有序段。虽然局部磁序与Co原子的几何位置直接相关，但CoO膜和Ir衬底之间的不匹配导致氧化物的复杂长程序。
2012-05-02 cond-mat.mtrl-sci
