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IM2ODE 简介
IM2ODE 软件包的全称是 Inverse Design of Materials by Multi-objec...
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2018/04

IM2ODE 简介

IM2ODE 软件包的全称是 Inverse Design of Materials by Multi-objective Differential Evolution, 即基于多目标差分演化算法进行逆向材料设计。在确定了定量的目标性质(比如半导体的带隙和硬度等)的情况下,该软件包能够在仅仅给定化学组分的情况下将具有该性质的原子排布组合给预言出来。至今,该软件包已经被国内外众多计算物理学界同行所采用,成为逆向材料设计领域的一种重要方法。

一个简短的介绍

人类社会的进步离不开新材料。从石器时代、青铜器时代到信息时代(硅及其相关材料的发现和应用),人类文明的跨越式发展离不开新材料的发现和应用。然而,传统的寻找新材料的手段是通过不断地尝试人类已经发现的材料,就像爱迪生百年前尝试用各种不同材料制作灯丝一样,这种通过盲目地合成材料来进行筛选的过程无疑耗时耗力。现在,随着超级计算机以及第一性远离计算方法的发展,只要给定凝聚态物质内部的原子堆垛方式,即材料的微观结构,就能通过计算得知该物质宏观的物理和化学性质。

逆向材料设计,就是从物理学和材料科学的基本原理出发,从理论上预言具有特定性质的新材料,这是科学家们长久的梦想。因此,我们有必要开发新方法来发展逆向材料设计,使得理论结构预测方法能够预言特定性质的新材料,从而起到指导实验和加快新材料发现进程的目的。逆向材料设计软件包的开发工作就是在这一背景下开展的。

该软件由张越宇博士在龚新高教授的指导下开发,现已开源。张越宇师姐是个是个十分优秀的科研工作者,博士毕业后,在瑞士从事博士后研究。

这个软件能干啥?

  • 设计功能材料:

    • 特定能带带隙
    • 超硬材料
  • 设计不同维度的材料:

    • 三维晶体结构
    • 二维层状和表面结构
    • 一维纳米条带结构
    • 零维团簇结构和复杂缺陷

target properties and structures

这个软件是怎样进行搜索的?

simulation-method.jpg
optimizing-multi-objectives.jpg

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参考

  • Zhang YY, Gao WG, Chen SY, Xiang HJ, Gong XG*, "Inverse design of materials by multi-objective differential evolution", Comput. Mater. Sci., 2015, 98, 51-55.
  • HZ, Zhang YY, Gong XG, Xiang HJ, "Predicting New TiO2 Phases with Low Band Gaps by a Multiobjective Global Optimization Approach", J. PHYS. Chem. C, 2014, 118, 2333-2337.
  • IM2ODE 项目主页: https://github.com/YueyuZhang/IM2ODE

本文作者:Quanyin Tang

本文链接:IM2ODE 简介 - https://www.quanyin.xyz/im2ode-introduction.html

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最后修改:2018 年 11 月 21 日 12 : 18 AM
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