西北工程研究人员开发了一种新颖的设计策略，以识别表现出金属-绝缘体转变（MIT）的新材料，这是一种稀有材料，按其在导电状态和绝缘状态之间可逆转换的能力分类。
这种新方法可以迅速启动具有更多存储功能的更快微电子学的未来设计和交付，以及未来电子学的量子材料平台。
”材料科学与工程学副教授和莫里斯•E•詹姆斯（Morris E）说：“我们的方法使用原子级阴离子取代和对MIT关键特性的识别来识别潜在的杂阴离子MIT材料，目前尚未广泛考虑。 。领导团队的麦考密克工程学院材料与制造高级初级教授。 “我们希望通过阐述这些电子结构-性质关系，可以在未来设计量子材料的新过渡。”
12月3日，《物理评论快报》（Physical Review Letters）发表了一篇概述该工作的论文，标题为“展示Peierls金属-绝缘体过渡的杂阴离子MoON设计”。 Rondinelli与材料科学与工程系的研究助理教授Danilo Puggioni是该论文的共同通讯作者。
Rondinelli和研究人员在西北航空的Quest高性能计算集群中使用量子力学计算机模拟，设计了这种新材料的皮皮级晶体结构，称其为氧氮化钼（MoON），用以承载相变。研究人员发现麻省理工学院发生在600摄氏度附近，从而揭示了其在高温传感器和电力电子设备中的应用潜力。
该小组指出，多个设计参数影响了MoON的相变。材料中包含多种阴离子-在这种情况下为带负电荷的氧和氮离子-由于与电子轨道的空间取向有关的特定电子结构而激活了相变，从而支持了其他二元MIT材料的先前发现。此外，MoON的柔性金红石晶体结构使导电状态和绝缘状态之间具有可逆性。
这些发现提供了对纳米级细微变化如何用于控制材料中宏观行为（例如电导率）的见解。
Rondinelli说：“在过去的十年中，为了解麻省理工学院的材料并发现新的材料而进行了大量的工作；然而，目前已知只有不到70种独特的化合物表现出这种热转变。” “我们在设计中体现了MIT材料的关键特征，包括特定的皮尺度结构特征以及至关重要的d1电子配置。我们的项目利用了一种方式，即我们和其他人可以使用关键的第一性原理设计概念来扩展MIT阶段。空间并有效地寻求麻省理工学院的新材料。”
科学家希望通过阐述这些电子结构-性质关系，可以在未来设计量子材料中的新过渡。这些化合物可用作晶体管或存储器应用中的有源层。
Rondinelli说：“ MIT材料代表了一类相变，可以使信息处理和存储方面的进展超越微电子领域中常规的互补金属氧化物半导体定标。” “这意味着具有更多存储功能的更快的设备。此外，麻省理工学院的材料可以启用低功率微电子系统，这意味着您需要减少对设备的充电频率，因为由于组件所需的功率更少，因此使用寿命更长。”
这项工作得到了美国西北大学材料研究中心和NSF在DMR-1454688下的美国国家科学基金会（NSF）MRSEC计划（授予号DMR-1720319）的支持。 陆军研究办公室通过拨款号W911NF-15-1-0017支持了计算贡献。
——文章发布于2019年12月3日
