科學(xué)家們成功地利用材料信息學(xué)（MI）方法（基于數(shù)據(jù)科學(xué)的材料搜索技術(shù)）發(fā)現(xiàn)了在高壓下表現(xiàn)出超導(dǎo)性的新材料。該研究通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，MI能夠有效地探索新的超導(dǎo)材料。MI方法可適用于各種功能材料的開(kāi)發(fā)，包括超導(dǎo)體。

超導(dǎo)體探索過(guò)程概念圖：從數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇候選材料，并計(jì)算它們?cè)诟邏合碌某瑢?dǎo)特性。圖片來(lái)源：日本國(guó)立材料研究所

    日本國(guó)立材料研究所（NIMS）與愛(ài)媛大學(xué)組成的研發(fā)小組成功地利用材料信息學(xué)（MI）方法（基于數(shù)據(jù)科學(xué)的材料搜索技術(shù)），發(fā)現(xiàn)了在高壓狀態(tài)下表現(xiàn)出超導(dǎo)性的新材料。該研究通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，運(yùn)用材料信息學(xué)不僅可以高效地發(fā)現(xiàn)新型超導(dǎo)材料，還有望用于各種功能材料的開(kāi)發(fā)。

    超導(dǎo)材料可以實(shí)現(xiàn)在沒(méi)有能量損失下的長(zhǎng)距離超導(dǎo)輸電任務(wù)，這被認(rèn)為是解決環(huán)境和能源問(wèn)題的關(guān)鍵。以前，研究人員一直根據(jù)論文中記載的晶體結(jié)構(gòu)和原子價(jià)數(shù)等信息，憑經(jīng)驗(yàn)和直覺(jué)探索新型超導(dǎo)等其他功能材料。然而這種方法非常困難，既浪費(fèi)時(shí)間又浪費(fèi)金錢(qián)，需要全面合成所有相關(guān)材料。因此，急需一種方法能夠更有效地探索開(kāi)發(fā)具有目標(biāo)性質(zhì)的新材料。

    該聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)充分利用AtomWork數(shù)據(jù)庫(kù)，檢索了超過(guò)100,000條無(wú)機(jī)晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，選擇出約1,500個(gè)候選材料組，然后通過(guò)計(jì)算這些物質(zhì)的電子態(tài)，確定了27種有望實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)特性的材料。最后從這27種材料中選擇了兩種相對(duì)容易合成地材料：SnBi2Se4和PbBi2Te4。

    該團(tuán)隊(duì)合成了這兩種材料并使用電阻率測(cè)量裝置確認(rèn)它們?cè)诟邏合卤憩F(xiàn)出超導(dǎo)性。該團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，這些材料的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度隨著壓力的增加而增加。這種基于數(shù)據(jù)科學(xué)的方法與傳統(tǒng)方法完全不同，它能夠識(shí)別并有效且精確地開(kāi)發(fā)出超導(dǎo)材料。

    實(shí)驗(yàn)表明，此次研究中發(fā)現(xiàn)的兩種材料不僅具有超導(dǎo)特性，還具有極好的熱電性能。利用該研究方法，還有望開(kāi)發(fā)超導(dǎo)以外的各種功能性材料。接下來(lái)，研究人員還將繼續(xù)探索新型功能材料（如室溫超導(dǎo)材料），并拓展對(duì)象范圍，導(dǎo)入更加精準(zhǔn)地參數(shù)以得到令人滿意地性能。

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責(zé)任編輯：殷鵬飛

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