アルカリインタカレーションと水和によるMnO2フレームワーク構造における相選択の熱力学

結晶成長における主要な目標の一つは結晶構造の制御ですが、構造選択を駆動するメカニズムの予測的理解が現在不足しているため、多形材料の予測合成が妨げられています。私たちは、MnO2フレームワーク構造の多様なクラスにおける多形選択を駆動するハンドルの一つとしてオフスティキオメトリック中間体の形成に着目します。具体的には、MnO2のab initioモデリングのためのSCAN機能の最近のベンチマークに基づき、アルカリ挿入、プロトン化、および水和の影響を調べ、最も一般的なMnO2相—β、γ、R、α、δ、λの形成を促進する熱力学的条件を導き出します。相選択の傾向をアルカリ陽イオンと利用可能な相の幾何学的および化学的互換性、水との相互作用、プロトンの重要な役割を通じて説明します。私たちの結果は、この重要な機能酸化物クラスのための定量的な合成ロードマップを提供し、このシステムで発生する可能性のあるさまざまな構造相転換の説明を提供します。