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【研究进展】新算法可预测所有可能化合物中的最佳材料

12月18日 10:28 分享到:

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