俄罗斯斯科尔科沃科学技术研究院研究团队开发出一种新算法，可在所有可能的化学元素组合中寻找具有所需特性的材料，并在超硬材料和磁性材料上进行了测试，解决了理论材料科学的一个重大问题。
该研究团队早在2006年就开发了一种可以预测给定化学元素固定组合的晶体结构的算法。而新方法可以在既不选择精确的化合物，也不选择特定的化学元素，而是在考虑到所有可能的晶体结构的情况下，搜索所有化学元素的所有可能组合，并找到具有所需特性的化合物。
研究人员发现可以建立一个抽象的化学空间，以便在该空间中彼此靠近的化合物具有相似的特性。因此，所有具有特殊性能的材料都将被聚类在特定的区域，并且进化算法对于寻找最佳材料特别有效。该算法通过两次进化搜索的方式运行：对于化学空间中的每个点，它都会寻找最佳的晶体结构，同时这些找到的化合物彼此竞争、配对、变异，自然选择出最佳的化合物。
为了测试新方法的效果，研究人员让机器寻找最坚硬材料的成分和结构，该算法返回的是金刚石，这使得追求比金刚石更硬的材料陷入死胡同。此外，该算法还预测出了几十种硬质和超硬材料，其中包括大多数已知材料和几种全新材料。
这种方法可以加快寻找破纪录材料的速度，迎来新的技术突破。有了这些材料，科学家们可以创造出全新的技术，提高旧技术的效率和可用性。
相关研究工作发表在npj Computational Materials
中科院武汉文献情报中心供稿
