从锂离子电池到下一代超导体，许多现代先进技术的功能取决于称为插层的物理特性。不幸的是，很难提前确定许多可能的插层材料中哪些是稳定的，这需要在产品开发中进行大量的试错实验室工作。

现在，在最近发布在ACS Physical Chemistry Au上的一项研究中，来自东京大学工业科学研究所的研究人员和合作伙伴设计了一个简单的方程，可以正确预测插层材料的稳定性。这项工作实现的系统设计指南将加速即将推出的高性能电子和储能设备的开发。

为了欣赏研究团队的成就，我们需要了解这项研究的背景。插层是将客体可逆插入到主体中。插层的目的通常是修改主机的属性或结构，以提高器件性能，例如，在商用锂离子电池中。

尽管有许多合成方法可用于制备插层材料，但研究人员没有可靠的方法来预测哪些主客体组合是稳定的。因此，需要大量的实验室工作来设计新的插层材料，以赋予下一代设备功能。通过提出一种简单的主客体稳定性预测工具来最大限度地减少这项实验室工作是研究小组研究的目标。

“我们是第一个为主客体插层能量和插层化合物的稳定性开发准确预测工具的人，”该研究的主要作者Naoto Kawaguchi解释说。“我们的分析基于9000种化合物的数据库，使用了本科一年级化学的简单原理。

这项工作的一个特别亮点是，研究人员的能量和稳定性计算只需要两个客体属性和八个宿主衍生描述符。换句话说，最初的“最佳猜测”是没有必要的;只有主机-客户机系统的基本物理特性。此外，研究人员还根据近200组回归系数验证了他们的模型。

“我们很兴奋，因为我们的回归模型公式简单明了，而且在物理上是合理的，”资深作者Teruyasu Mizoguchi说。“文献中的其他计算模型缺乏物理基础或对未知插层化合物的验证。

这项工作是向前迈出的重要一步，最大限度地减少了制备插层材料通常需要的费力实验室工作。鉴于许多当前和即将到来的储能和电子设备都依赖于此类材料，因此相应的研发所需的时间和费用将降至最低。因此，具有先进功能的产品将比以前更快地进入市场。