全无机卤化物钙钛矿CsPbBr3因优异的热稳定性与光电性能成为钙钛矿光电器件的重要候选材料，但其在高温下的结构稳定性——尤其是熔化行为与离子输运——直接决定器件的制备工艺窗口与工作温度上限。与有机-无机杂化钙钛矿不同，CsPbBr3不含易挥发的有机组分，热稳定性显著提升，但其离子晶体本质使其在高温下仍存在显著的离子迁移。本项目的科学问题是：CsPbBr3在升温过程中何时发生熔化？熔化伴随的能量跳变幅度多大？液态下Cs、Pb、Br三种离子的扩散速率差异如何？利用分子动力学模拟可以直观追踪升温过程中的相变与离子动力学。
分子动力学基于经验势函数在原子尺度求解运动方程，对CsPbBr3的模拟常采用经过拟合的势模型描述Cs、Pb与Br之间的库仑、排斥与范德华相互作用。模拟体系的相变可以通过势能随温度的变化识别：固态升温时势能随温度近似线性缓慢增加，当温度达到熔点时体系吸收潜热发生熔化，势能出现明显的不连续跳变，据此可定位熔化温度。离子的输运性质用均方位移MSD刻画，其定义为MSD(t)=〈|r(t)-r(0)|²〉，长时间极限下MSD与扩散系数满足爱因斯坦关系D=MSD/(6t)，因此MSD曲线的斜率直接对应离子扩散快慢。熔化后的液态中，离子扩散系数通常比固态高数个量级。
以正交相CsPbBr3晶体为初始结构构建包含数千个原子的超胞，采用三维周期性边界条件。模拟分两阶段：先在等压等温（NPT）系综下从300 K逐步升温至1000 K以上，升温速率为每段50 K并充分平衡，记录各温度下的平衡势能，用于构建势能-温度曲线并定位熔化跳变。随后在900 K（高于熔化温度）的液态下开展长时间模拟，统计Cs、Br、Pb各离子的均方位移，并与固态（如500 K）的MSD对比。时间步长取1至2飞秒，以保证离子运动的时间分辨率。
图9的左侧面板（a）给出CsPbBr3势能随温度的变化。低温段蓝色圆点对应的固态势能随温度近似线性上升，曲线平滑连续；当温度升高至约840 K时，势能出现一次明显的向上跳变，跳变幅度约0.6 eV每原子，对应体系吸收熔化潜热从有序晶态转变为无序液态的过程，据此确定CsPbBr3的模拟熔化温度约为840 K，与实验报道的CsPbBr3熔点量级相符。熔融后红色方块对应的液态势能继续随温度以略大的斜率上升，反映液态比热容较大。势能-温度曲线的跳变清晰标定了固液相变点，说明该势模型能够合理再现CsPbBr3的熔化行为。
图9的右侧面板（b）给出900 K液态下Cs、Br、Pb三种离子的均方位移随时间的变化。三条MSD曲线均随时间近似线性增长，符合液态扩散特征，但斜率明显不同：Cs的MSD增长最快，Br次之，Pb最慢。根据爱因斯坦关系，MSD斜率正比于扩散系数，因此液态下离子的扩散顺序为Cs大于Br大于Pb。这一结果与三种离子的尺寸与配位环境有关——Cs是一价大半径阳离子，在无机框架中的束缚较弱，易于迁移；Pb与Br构成共价的PbBr6八面体网络骨架，Pb位于八面体中心受六个Br配位约束，迁移最慢。液态下的离子输运差异对理解熔盐法制备钙钛矿薄膜、高温下的离子导电与组分偏析具有直接意义。
两面板结合，左面板确定了熔化温度与潜热大小，右面板揭示了液态离子的扩散差异，共同完成了CsPbBr3钙钛矿熔化行为的分子动力学模拟分析。
本项目用分子动力学模拟了CsPbBr3的升温熔化过程，确定模拟熔点在840 K附近，熔化势能跳变约0.6 eV每原子，液态下离子扩散顺序为Cs大于Br大于Pb。案例图以势能-温度曲线与MSD时间曲线双面板呈现。后续可拓展：(1)在熔点附近开展两相共存模拟以精确测定熔化温度；(2)计算液态离子电导率并与实验对照；(3)考察掺杂对熔点与离子迁移的影响，为器件热稳定性优化提供指导。
