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Understanding Material Synthesis Conditions and Complexity at High-Pressure

Description du projet

Modélisation de la formation des matériaux à haute température et pression

Les changements de température et de pression affectent des processus allant de la fonction cellulaire à la météorologie. Dans la science des matériaux, l’application de pressions et de températures supérieures de plusieurs ordres de grandeur peut avoir une influence encore plus grande et conduire à une chimie étonnamment complexe permettant la synthèse de composés aux propriétés extraordinaires. Toutefois, ces propriétés disparaissent souvent lorsque les composés sont ramenés à la pression et à la température ambiantes. Des outils informatiques sont nécessaires pour guider efficacement la synthèse des matériaux de nouvelle génération. Le projet UNMASCC-HP, financé par le CER, vise à combler cette lacune critique en utilisant des calculs basés sur la théorie de la fonctionnelle de la densité et l’accélération de l’apprentissage automatique de pointe, permettant une modélisation efficace des matériaux et la découverte de nouveaux matériaux. Il permettra de déterminer les matériaux précurseurs candidats et les conditions de synthèse à partir de simulations avec une précision ab initio.

Objectif

Functional materials with outstanding technological properties can be found under extreme pressures and temperatures. This is particularly true for nitrides and hydrides, where the application of high-pressure high-temperature (HPHT) conditions has recently revealed an unexpectedly rich and complex chemistry and enabled the synthesis of compounds showing outstanding mechanical and electronic properties with applications in electronics, hard coatings, hydrogen storage, superconductivity and many more. However, great challenges remain to be conquered in order to truly explore the possibilities permitted by these exotic materials. Indeed, their properties often vanish when brought back to ambient conditions, either because the atomic arrangement or the underlying physical processes becomes energetically unfavourable. Moreover, the importance of finite-T effects and the structural and dynamical complexity of these HPHT phases, prohibit computations so far from efficiently guiding experimental synthesis.
The goal of this project is to provide the computational tools for guiding the efficient and targeted synthesis of next-generation technological materials, including the choice of synthesis conditions and precursor materials. We will search for materials retaining their functional properties under decompression or are directly synthesizable at ambient pressure. To accomplish this, we will develop a work flow based on machine learning inter-atomic potentials to numerically explore experimental synthesis conditions at ab-initio accuracy. This will enable an analysis of thermodynamic competition between different phases at HPHT and rigorous benchmarking against experiments to ensure that we truly portray nature's behaviour.This project will open up uncharted horizons for exploiting pressure and temperature as thermodynamic variables to explore new chemistry and synthesis pathways, ultimately guiding experiments towards industrially relevant novel technological materials.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Voir tous les projets financés dans le cadre de ce programme de financement

Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2023-STG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

LINKOPINGS UNIVERSITET
Contribution nette de l'UE
€ 1 500 000,00
Adresse
CAMPUS VALLA
581 83 Linkoping
Suède
Région
Östra Sverige Östra Mellansverige Östergötlands län
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 1 500 000,00

Bénéficiaires (1)