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结构搜索所面临的困境,欢迎探讨

作者: 朝圣 (在线) 时间:2016-07-11 20:00:10  向他请教    返回小组

抛砖引玉:

      传统材料设计上,都是依据现有的一些材料模型的启示进行设计,优点是这个故事有头有尾,缺点是人脑的想象力毕竟十分有限,获得的结构也十分有限,并且搭建过程中工作量巨大。

     而对于结构搜索,则是在只需要控制原子或者分子比的情况下,产生大量结构,通过对大量结构的验算,能够得到大量能量低,性能优越的材料。而缺点是故事只有中间或者结尾部分,即结构和性能,而往往在发现该结构后开始思考它的合成路线。  

 因为一个优秀材料的定义应该是:

    1、能够批量合成;

    2、性能优越。  

     结构搜索软件拥护者往往会提出材料基因组的口号,即避免传统炒菜式的化学合成手段,通过计算机模拟来挑战这种传统的化学合成方法,但是殊不知结构搜索的本身其实就是一个炒菜式的方法,因为不论是遗传算法,PSO粒子群优化算话,其实本身对初始结构的产生方法都十分依赖,只要能够产生足够原子分散度足够好,化学成键足够合理的初始结构,结构搜索的成功率都几乎不是问题,最多是多几代少几代的问题,多等两天少等两天的问题。

     而对于结构搜索,往往评判标准是以找到能量最低的结构。但它并没有考虑实际的晶体形成过程中的动力学的因素。并不是能量最低的结构就绝对地统治这个世界。世界上还有很多同素异形体的存在,比如能量很高的石墨炔,照样被合成出来了。那么,我将抛出第一个讨论的问题:在复杂的势能面中,是否可以找个一种或者多种评判依据,来评判哪种结构的合成几率更高,而不仅仅是能量?    吉林大学张立军教授提出以功能导向作为基础来实现结构搜索,即依据材料的带隙,能量等标志来对结构进行摸索,这个提议非常好,但是实行起来应该会比较艰难,因为这样的势能面面又多了一个甚至几个维度,更加复杂,有点超乎想象了。有没有什么投影的办法所缩小这些维度,找到符合规律性的进化方式,是我认为很重要的一个课题。

     在传统材料设计与结构搜索之间找到一些契合点,实现材料设计与合成一体化,最终才能有效地转化到实际应用,而不再是纸上谈兵,理论才能发挥出它应有的威力。我充满信心。 以上是我对结构搜索的一些思考,欢迎拍砖!

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朝圣 2016-07-11 20:08:51

而对于结构搜索,往往评判标准是以找到能量最低的结构。但它并没有考虑实际的晶体形成过程中的动力学的因素。并不是能量最低的结构就绝对地统治这个世界。世界上还有很多同素异形体的存在,比如能量很高的石墨炔,照样被合成出来了。那么,我将抛出第一个讨论的问题:在复杂的势能面中,是否可以找个一种或者多种评判依据,来评判哪种结构的合成几率更高?

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