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10月20日学术报告:基于群体智能的CALYPSO材料设计方法和应用

报告题目:基于群体智能的CALYPSO材料设计方法和应用

报告人:马琰铭 教授 ,吉林大学物理教授

报告时间:20161020日下午15:00pm

报告地点:田家炳楼南203

邀请人:王金兰

 

摘要:

材料的原子堆积方式,即原子结构,是深入理解材料物理和化学性质的重要信息。发展仅依据化学组分的材料结构搜索方法是物理,化学,和材料学领域的长期期盼,但却是一个长期难题。根本原因在于材料势能面的高度复杂性,例如,对一个单胞内含有10个原子的材料体系,其势能面所对应的结构数目可以达到1011个,而且随着单胞内原子数目的增加,可能的结构数目成级数增加。材料结构搜索的目的是发展高效的势能面全局优化方法,仅通过搜索少量结构就能够发现全局能量最为稳定的实验结构,研究极具挑战性。

基于对称性的分类检索思想,结合基于粒子群多目标优化算法的群体智能理论,引入结构表征的成键特征矩阵等结构处理技术,我们提出并发展了卡里普索(CALYPSO)材料结构搜索方法[1-2],在此基础上编制了自主知识产权的CALYPSO结构搜索软件(见网址:http://www.calypso.cn),只需要输入材料的化学组分和外界条件(如压强),就可以设计三维晶体[1-3]、二维层状材料[4]及其表面的原子吸附[5]、二维表面重构[6]和纳米团簇[7]的基态结构,并可以根据功能导向开展功能材料(如超硬和光学材料等)的逆向结构设计[8]

CALYPSO方法和软件被50个国家和地区1400余位研究人员采用,在Nat. ChemNat. Commun., PRL, PNAS, JACS等刊物发表了310余篇SCI文章。本次报告介绍CALYPSO结构搜索方法的基本原理及应用。应用重点介绍CALYPSO近期在发现超高压下硫化氢200K高温超导体中起到的计算引领作用[9-10],以及在高压极端条件下Au元素化学价态改性方面的研究[11]

参考文献

[1] Wang et al., Phys. Rev. B 82, 094116 (2010)

[2] Wang et al., Compt. Phys. Commun. 183, 2063 (2012)

[3] Zhu et al., Nature Chem. 6, 644 (2014)

[4] Wang et al., J. Chem. Phys. 137, 224108 (2012)

[5] Gao et al., J. Phys. Chem. C 119, 20111 (2015)

[6] Lu et al., Nature Commun. 5, 3666 (2014)

[7] Lv et al., J. Chem. Phys. 137, 084104 (2012)

[8] Zhang et al., J. Chem. Phys. 138, 114101 (2013)

[9]Li et al., J. Chem. Phys. 140, 174712 (2014)

[10]Zhong et al., Phys. Rev. Lett. 116, 057002 (2016)

[11] Yang et al., J. Am. Chem. Soc. 138, 4046 (2016)

马琰铭简介:

吉林大学唐敖庆特聘教授,博士生导师,教育部“长江学者”特聘教授,“万人计划”领军人才,获国家杰出青年基金,中国青年科技奖,国务院政府特殊津贴。从事高压极端条件下材料的结构设计与物性模拟研究。发现金属钠在高压下转变为透明绝缘体,实现了高压下金属绝缘体相变这一长期科学夙愿,研究工作被国际同行作为高压下新现象的范例引用,研究成果入选 2009 年中国基础研究十大新闻;提出并发展了基于群体智能的CALYPSO材料结构搜索方法和软件,被50个国家和地区的1400余位同行采用,推动了材料结构搜索和设计领域的发展;原创提出硫化氢在超高压下转变为高温超导体,得到实验证实,引领了后续200K硫化氢高温超导体的实验发现。在美国物理和化学学会的三月会议、美国Gordon Research Conference、国际高压会议、欧洲和亚洲高压会议等国际学术会议做邀请报告30余次,在NatureNature子刊、PRLPNAS等期刊发表了200余篇论文,以第一完成人获2015年国家自然科学二等奖和2010年教育部高等学校自然科学一等奖。

 

动态信息录入:蒋红燕    责任编辑:蒋红燕 
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