Menjembatani Eksperimen dan Teori untuk Mengungkap Senyawa dalam Sistem K-Zn(Cd)-Bi

Abstrak
Studi ini menyelidiki metode sintesis hidrida mudah yang dipandu oleh prediksi teoritis untuk mengeksplorasi ruang fase KT-Bi (T = Zn, Cd). Dengan menggunakan algoritma genetik adaptif (AGA) dan energi pembentukan dan cangkang cembung yang dihitung DFT, kami mengidentifikasi komposisi kandidat untuk validasi eksperimental melalui rute hidrida mudah, yang memungkinkan penyaringan eksperimental sistem K-Zn-Bi dan K-Cd-Bi “kosong”. KZnBi dan KZn2Bi2 yang dilaporkan sebelumnya disintesis bersama dengan KCdBi dan KCd2Bi2 yang baru ditemukan. Sementara AGA dan DFT memprediksi stabilitas senyawa ini, prediksi struktural selaras dengan eksperimen hanya untuk KZnBi dan KZn2Bi2. Penyempurnaan struktur sinar-X kristal tunggal mengonfirmasi bahwa KZnBi dan KZn2Bi2 mengadopsi tipe struktur ZrBeSi heksagonal dan ThCr2Si2 tetragonal, masing-masing. KCdBi memiliki tipe struktur PbClF tetragonal dan KCd2Bi2 termasuk dalam tipe struktur ThCr2Si2. Tren berdasarkan rasio jari-jari ion logam memungkinkan untuk merasionalisasi variasi dalam tipe struktur dalam keluarga ATBi (A = Li-Cs), yang secara tepat mengidentifikasi KCdBi sebagai isostruktural terhadap NaZnBi. Stabilitas termal yang dipelajari dengan difraksi sinar-X serbuk suhu tinggi mengungkapkan bahwa senyawa yang mengandung Zn meleleh pada suhu yang lebih tinggi (821 K untuk KZn2Bi2) daripada KCd2Bi2 yang mengandung Cd (635 K). Studi ini menyoroti kemanjuran menggabungkan teknik sintesis cepat dengan pemodelan prediktif, meskipun prediksi struktural menunjukkan beberapa keterbatasan dalam akurasi.