6月13日，密歇根大学在《Nature Physics》上发表题为“Quasicrystal stability and nucleation kinetics from density functional theory”的论文，报道了基于密度泛函理论的准晶稳定性与成核动力学。
准晶作为介于非晶与晶体之间的特殊凝聚态，其非周期性有序结构使得其属于亚稳态还是基态相这一根本问题长期悬而未决。虽然密度泛函理论常被用于评估材料热力学稳定性，但准晶的长程非周期性使得传统第一性原理方法难以计算其能量。
研究人员通过系统计算尺寸递增的准晶纳米粒子，首次实现对其体相能与表面能的外推求解。基于该方法，我们以高置信度确定二十面体准晶ScZn7.33和YbCd5.7均为基态相，从而证明平移对称性并非无机固体零温稳定性的必要条件。值得注意的是，尽管ScZn7.33准晶被证实具有热力学稳定性，但通过构建热力学-动力学混合相图，我们发现其熔体凝固过程受成核动力学限制——这一发现深刻阐释了即使热力学稳定的材料也可能面临生长动力学障碍的内在机制。本研究发展的计算方法为系统探究非周期材料的结构-成键-稳定性关系开辟了第一性原理研究的新范式。
