Эффективное предсказание устойчивости твердых веществ из первых принципов: к химической точности

Вопрос устойчивости материалов имеет фундаментальное значение для любого анализа свойств систем в физике конденсированного состояния и материаловедении. Возможность оценивать химическую устойчивость, т.е. сохранится ли данная стохиометрия в некоторой химической среде, и выбор структуры, т.е. какую кристаллическую структуру примет данная стохиометрия, критичны для предсказания синтеза материалов, их реакционной способности и свойств. В настоящей работе мы демонстрируем, что теория функционала плотности с недавно разработанным функционалом SCAN (strongly constrained and appropriately normed — строго ограниченный и надлежащим образом нормированный) достигла такого уровня, что обе стороны проблемы устойчивости могут быть надежно и эффективно предсказаны для соединений главной подгруппы, тогда как для соединений переходных металлов наблюдаются улучшения, но они по-прежнему представляют собой проблему. Таким образом, SCAN предлагает надежную модель для значительной части периодической таблицы, открывая возможности для разработки новых материалов и изучения тонких фазовых превращений даже в в значительной степени неизученных системах с минимумом или отсутствием экспериментальных данных.