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Enregistrement W7112310956

Exploration of High-Pressure Electride, Polymorphic Transformations, and Superconducting Clathrate Frameworks

2025· article· en· W7112310956 sur OpenAlexfundno aff

Notice bibliographique

RevueUniversity Library (University of Saskatchewan) · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineMaterials Science
ThématiqueMachine Learning in Materials Science
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaAlliance de recherche numérique du Canada
Mots-clésTetragonal crystal systemSuperconductivityDensity functional theoryClathrate hydrateElectronic structureCrystal structureLattice (music)Molecular dynamicsMetastabilityCluster (spacecraft)
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The exponential growth of high-performance computing resources has transformed first-principles modeling into a cornerstone of condensed matter research. Today, large-scale density-functional theory calculations, accelerated by machine-learned interatomic potentials and high-throughput workflows, routinely predict phase stability, electronic structure, and functional properties with near-experimental accuracy. These computational insights not only elucidate fundamental bonding and lattice dynamics under extreme conditions but also reliably direct experimental efforts, guiding the synthesis and characterization of novel superconductors, metal-to-insulating materials, and exotic high-pressure phases. This thesis harnesses first-principles and computational methodologies to predict structures and investigate structural, electronic, topological, vibrational, superconducting, and dynamical properties of selected elemental and extended solids. The first project aims to investigate the impact of encapsulating molecular hydrogen within a new dynamically stable boron–carbon clathrate on electron–phonon coupling interactions and the superconducting transition temperature (Tc). A notable characteristic of (H2)B3C3 is the dynamic behavior of the H2 molecules, which exhibit nearly free rotations within the B–C cages, resulting in a dynamic structure that remains cubic on average. The static structure of (H2)B3C3 is calculated to be dynamically stable at ambient and low pressures. The electron counts and electronic structure calculations indicate that (H2)B3C3 is a hole conductor, in which H2 molecules donate a portion of their valence electron density to the metallic cage framework. Electron–phonon coupling calculation predicts that (H2)B3C3 possesses a Tc of 46 K under ambient pressure. The second project unveils the elusive sodium’s tl50 phase and predicts it to be a body-centered tetragonal electride. The research determines the crystal structure of the phase using a data-derived potential-assisted structure search to be a body-centered tetragonal structure with 50 atoms per unit cell, crystallizing in the I4/m space group. The predicted lattice parameters deviate by less than 0.38% from experimental values, and the enthalpy calculation confirms this structure as the ground state for sodium across a ~20 GPa pressure range. The structure features a cage-like polyhedral network with interstitial electride states. Topological analysis of the electron density reveals well-defined non-nuclear attractors (NNAs) inside the ELF basins at four distinct Wyckoff positions, and these NNAs exhibit local maxima of electron density with all three principal curvatures being negative. Resolving this unique structure advances understanding of sodium’s diverse structural behavior under high pressure. The final project deploys a machine learning‐accelerated crystal structure approach to map enthalpy–pressure landscapes of elemental calcium, rapidly identifying stable and low‐lying metastable phases. Two novel energetically favorable phases are predicted at 200 GPa and 250 GPa, respectively. The primitive tetragonal structure with 10 atoms in its unit cell and the primitive trigonal structure containing 20 atoms in its unit cell (P-31c). The two structures are found to be superconducting, and Tc, of the P-31c was calculated to be 31 K, making this the highest calculated Tc of elemental calcium.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,345
Score d'incertitude au seuil0,916

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,005
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,007
Tête enseignante GPT0,183
Écart entre enseignants0,177 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2025
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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