金属间结构建模：拓扑合金化方法

《Chemistry of Materials》：Modeling Intermetallic Structures: The Topological Alloying Approach

提出基于拓扑周期性子网的结构分析方法，用于解析金属间化合物结构和固态反应机制。通过确定基体金属子网和客位原子位置，实现取代或插入两种机制的结构建模，并扩展至结构比较、反应可能性评估及假设模型生成。

　　

我们提出了一种解释金属间化合物晶体结构以及金属体系中固态反应机制的方法。该方法基于将晶体结构表示为周期性网络的拓扑方法。其中一种金属被视为基质（宿主网络），用于容纳其他金属（客体金属）的原子。关键在于，宿主网络的结构和客体原子的可能位置是通过拓扑方法确定的，这些方法不受结构几何畸变和化学组成的影响。宿主网络被定义为整个宿主金属结构的子结构。考虑了两种容纳客体原子的机制：（i）替换宿主网络中的一部分原子，这些原子形成一个或多个相互穿插的子网络；（ii）插入基质的笼状结构中，这需要在宿主结构中破坏某些原子间连接后实现。客体原子的位置被确定为为宿主网络构建的自然“瓷砖”的中心。由于这些机制类似于替代型固溶体和间隙型固溶体的形成过程，我们将这种方法称为“拓扑合金化”。我们证明了许多金属间化合物的结构类型都可以通过这种方法得到阐明。拓扑合金化方法还可以用于发现不同金属间结构之间的相似性，评估拓扑定向固态反应的可能性，并为假想的金属间化合物生成结构模型。