欧洲也有类似的计算材料计划:由瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)为首的一批计算材料科研机构共同组建了 MARVEL,EPFL 的材料科学家 Nicola Marzari 是该项目的

欧洲也有类似的计算材料计划:由瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)为首的一批计算材料科研机构共同组建了 MARVEL,EPFL 的材料科学家 Nicola Marzari 是该项目的负责人。Marzari 正在使用新的计算平台制作一个叫做 Materials Cloud 的数据库,主要用于搜索石墨等由一层原子或分子组成的“二维”材料,这类材料可以在纳米电子、生物医学设备领域得到广泛应用。Marzari 的 Materials Cloud预 计今年晚些时候启动,学界也对此表示了普遍的关注。据 Mzrzari 预计,到 Materials Cloud 开放时,系统将会得出大约 1500 种有望进入试验阶段的二维材料结构。

《自然》封面:人工智能掀起材料革命,将颠覆人类科研方式

人工智能帮助科学家发现新材料。来源:Nature

不过,计算材料的发现也不全是好的结果:EPFL 中心的计算化学家 Berend Smit 及其研究组筛选了计算机预测的 65 万种材料后得出结论,当前用于存储甲烷的材料基本已经是最好的了,纵使得到改善,存储效率也只能微量提升,这说明美国寄希望于重大技术突破(如使用纳米多孔材料存储甲烷)而设定的能源目标很可能是不现实的。

目前,Ceder 和 Curtarolo 都在努力开发更好的机器学习算法,从已知化合物合成过程中提取规律。Marzari 告诉 Nature 记者,材料科学已经从手工时代进入了产业化阶段,虽然现在市面上还没有计算材料得到应用,但他相信十年后不仅会有,而且可能会有很多。

不过,就连支持使用计算机和机器学习生成假想材料的科学家也指出,要从假想材料到现实落地还有很长一段距离。首先,现有数据库所含有的材料数据本身就不多,连现有已知材料都没有收录完全,更被说计算机生成的材料了。其次,这种用数据驱动的发现方法并不适用于所有的材料(目前算法只能预测完美晶体)。再者,即使计算机生成了一种极有前景的材料,要在实验室里将其合成、制为实物也仍然可能需要花费很长时间。Ceder 对 Nature 记者说,计算机随时都在生成有趣的新材料,但有时候半年多时间都无法在实验室里将其制造出来。换句话说,在理论上合成一种材料相对简单,但要在实验室里把它做出来很难。

[责任编辑:赵卓然]

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