中國科學(xué)家首次用新方法預(yù)測出大批具拓?fù)湫再|(zhì)材料
新華網(wǎng)北京2月28日電（王瑩）記者從中國科學(xué)院物理研究所獲悉，由該所研究員組成的科研團(tuán)隊及南京大學(xué)物理學(xué)院相關(guān)科研團(tuán)隊，獨(dú)立發(fā)展出快速計算晶體材料拓?fù)湫再|(zhì)的新方法，并用各自的方法在晶體材料庫中找到了數(shù)千種具有拓?fù)湫再|(zhì)的新材料。這一成果改變了拓?fù)淞孔硬牧线@一研究方向的研究范式，將該方向的重點(diǎn)從“尋找新材料”推進(jìn)到“研究新材料”。兩個獨(dú)立團(tuán)隊的成果于北京時間2月28日由國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》在線發(fā)表。
作為中科院物理所團(tuán)隊的通訊作者之一，方辰研究員介紹，科學(xué)家們普遍認(rèn)為拓?fù)淞孔硬牧蠈⒃诔凸碾娮釉难芯亢土孔有畔⒌阮I(lǐng)域起到重要基礎(chǔ)作用，如何尋找更多的新拓?fù)洳牧弦虼顺蔀閲H凝聚態(tài)物理領(lǐng)域的重要問題。在此之前，中科院物理所已在拓?fù)浣^緣體、量子反?；魻栃?yīng)、外爾半金屬等方面做出了重要貢獻(xiàn)。
據(jù)科研人員介紹，在實驗中直接測量拓?fù)湫再|(zhì)是困難的，因此首先用計算的方法預(yù)測材料的拓?fù)湫再|(zhì)，就成為尋找拓?fù)洳牧系闹匾画h(huán)。然而，在過去的研究中，由于不變量的表達(dá)式十分繁難，這一計算往往需要深耕于該領(lǐng)域的專家耗費(fèi)大量時間精力才能完成?！啊謩铀阉鳌木窒扌?，使得人們難以預(yù)測絕大部分材料的拓?fù)湫再|(zhì)。”方辰解釋說。
在這種情況下，中科院物理所團(tuán)隊和南京大學(xué)物理學(xué)院團(tuán)隊獨(dú)立研發(fā)出了通過計算材料能帶的對稱性數(shù)據(jù)從而自動獲得其拓?fù)洳蛔兞康囊惶淄暾?、快速的、可以全自動運(yùn)行的計算流程。在經(jīng)過該流程之后，任何一種非磁性晶體材料都將獲得一個“拓?fù)錁?biāo)簽”，上面標(biāo)注著它是否具有、以及具有哪些拓?fù)湫再|(zhì)。
記者了解到，兩個團(tuán)隊用此新算法在完整的晶體材料庫內(nèi)完成了地毯式搜索，在短短幾個月內(nèi)預(yù)測出幾千種拓?fù)洳牧希@比前人在過去十年間找到的拓?fù)洳牧蠑?shù)目總和高出十幾倍。目前，兩個科研團(tuán)隊將各自的結(jié)果以網(wǎng)上數(shù)據(jù)庫的形式呈現(xiàn)給國際學(xué)術(shù)界。
大批拓?fù)淞孔硬牧显诶碚撋系陌l(fā)現(xiàn)，改變了拓?fù)淞孔硬牧线@一研究方向的研究范式，將給未來的實驗研究提供更多線索和機(jī)會。
