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Chemical pressure in functional materials
Chemical Society Reviews ( IF 40.4 ) Pub Date : 2022-06-23 , DOI: 10.1039/d1cs00563d Kun Lin 1 , Qiang Li 1 , Runze Yu 1 , Jun Chen 1 , J Paul Attfield 2 , Xianran Xing 1
Chemical Society Reviews ( IF 40.4 ) Pub Date : 2022-06-23 , DOI: 10.1039/d1cs00563d Kun Lin 1 , Qiang Li 1 , Runze Yu 1 , Jun Chen 1 , J Paul Attfield 2 , Xianran Xing 1
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Chemical pressure, a strange but familiar concept, is a lattice internal force caused by lattice strain with chemical modifications and arouses great interest due to its diversity and efficiency to synthesize new compounds and tune functional materials. Different from physical pressure loaded by an external force that is positive, chemical pressure can be either positive or negative (contract a lattice or expand it), often through flexible and mild chemical synthesis strategies, which are particularly important as a degree of freedom to manipulate material behaviors. In this tutorial review, we summarize the features of chemical pressure as a methodology and demonstrate its role in synthesizing and discovering some typical magnetically, electrically, and thermally responsive functional materials. The measure of chemical pressure using experimental lattice strain and elastic modulus was proposed, which can be used for quantitative descriptions of the correlation between lattice distortion and properties. From a lattice strain point of view, we classify chemical pressure into different categories: (i) chemical substitution, (ii) chemical intercalation/de-intercalation, (iii) size effect, and (iv) interface constraint, etc. Chemical pressure affects chemical bonding and rationalizes the crystal structure by modifying the electronic structure of solids, regulating the lattice symmetry, local structure, phonon structure effects etc., emerging as a general and effective method for synthesizing new compounds and tuning functional materials.
中文翻译：
功能材料中的化学压力
化学压力是一个陌生但熟悉的概念，是由晶格应变通过化学修饰引起的晶格内力，由于其多样性和合成新化合物和调节功能材料的效率而引起了极大的兴趣。与由正的外力加载的物理压力不同，化学压力可以是正的或负的（使晶格收缩或扩展），通常通过灵活和温和的化学合成策略，这对于操纵的自由度特别重要物质行为。在本教程回顾中，我们总结了化学压力作为一种方法的特征，并展示了它在合成和发现一些典型的磁、电和热响应功能材料中的作用。提出了利用实验晶格应变和弹性模量测量化学压力的方法，可用于定量描述晶格畸变与性能之间的相关性。从晶格应变的角度来看，我们将化学压力分为不同的类别：（i）化学取代，（ii）化学嵌入/脱嵌，（iii）尺寸效应和（iv）界面约束，化学压力通过改变固体的电子结构、调节晶格对称性、局部结构、声子结构效应等来影响化学键合和使晶体结构合理化，成为合成新化合物和调节功能材料的一种普遍有效的方法。
更新日期：2022-06-23
中文翻译：
功能材料中的化学压力
化学压力是一个陌生但熟悉的概念，是由晶格应变通过化学修饰引起的晶格内力，由于其多样性和合成新化合物和调节功能材料的效率而引起了极大的兴趣。与由正的外力加载的物理压力不同，化学压力可以是正的或负的（使晶格收缩或扩展），通常通过灵活和温和的化学合成策略，这对于操纵的自由度特别重要物质行为。在本教程回顾中，我们总结了化学压力作为一种方法的特征，并展示了它在合成和发现一些典型的磁、电和热响应功能材料中的作用。提出了利用实验晶格应变和弹性模量测量化学压力的方法，可用于定量描述晶格畸变与性能之间的相关性。从晶格应变的角度来看，我们将化学压力分为不同的类别：（i）化学取代，（ii）化学嵌入/脱嵌，（iii）尺寸效应和（iv）界面约束，化学压力通过改变固体的电子结构、调节晶格对称性、局部结构、声子结构效应等来影响化学键合和使晶体结构合理化，成为合成新化合物和调节功能材料的一种普遍有效的方法。
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