元动力学新框架揭示LixTiS2电池材料中锂离子浓度依赖扩散机制

日本研究团队开发了基于元动力学（metadynamics）的计算框架，用于高效绘制晶体中多个相互作用载流子扩散的自由能面（FES）。该框架通过副本状态交换元动力学和平行偏置元动力学两种方法，将高维集体变量分解为多个低维分量，成功应用于LixTiS2二维锂扩散体系。结果表明，从FES估算的锂跳跃频率展现出与动力学蒙特卡罗模拟和核磁共振测量一致的浓度和温度依赖趋势，为电池材料中缓慢载流子动力学的捕获提供了新工具。