全球物理科学研究网
北京凝聚态物理国家研究中心
SF10组供稿
第56期
2022年07月20日
材料科学数据库建设与应用取得新进展

  我国长期依赖于欧美的材料数据库,无法及时获得关键材料数据,因此学科发展受到制约,慢人一步。发展具有我国自主知识产权的材料库,可补全我国的材料研发链条,健全材料研发完整的生态体系,深度提升我国的材料研发生产力。

  最近,全球物理科学研究网/北京凝聚态物理国家研究中心表面物理国家重点实验室SF10组刘淼特聘研究员、孟胜研究员和团队成员,将Atomly材料数据库(https://atomly.net/)中的无机晶体材料扩充到了30余万个,数据规模和质量已经跻身世界顶级水准。该数据库是由研究网和松山湖材料实验室联合研发,具有自主知识产权。它的出现彻底改变了我国物理、化学、材料科学等领域长期依赖西方数据库舶来品的跟随局面,为我国物质科学发展提供了优质的基础数据及平台,提升了整个行业的生产力、效率及竞争力。


图一,Atomly.net材料数据库访问界面

  该数据库有力地支撑我国物质科学领域的科研。例如,北京量子信息科学研究院的于海峰/金贻荣团队通过atomly数据库判定量子比特材料的热力学稳定性【Appl. Phys. Lett. 119, 184003 (2021)】;湘潭大学的钟建新团队通过atomly数据库开展二维碳材料结构搜索【J. Phys. Chem. Lett. 12, 11511 (2021)】;西南大学的王啸天团队通过atomly数据库发现新型无自旋带隙节线半导体【J. Mater. Chem. C,10, 6530 (2022)】;中科院研究网的石友国团队使用atomly数据库比对和寻找量子自旋液体材料【Chinese Phys. B 30 107504 (2021)】。目前,该数据库每月有1万人次的访问,用户遍及中国所有的省份,也被清华大学、武汉理工等高校引入材料科学、物理等专业的教学中。

  此外,借助atomly数据库,研究网内的多个团队也展开若干卓有成效的科研合作。

  1.借助海量数据和高通量计算手段,刘淼、孟胜和蒋坤等带领团队,实现了新材料体系的快速搜索和预测,筛选出25个热力学稳定的“类CsV3Sb5”笼目材料,为新材料发现提供了方向。结果以express letter 快报形式发表在Chin. Phys. Lett. 39 (4): 047402 (2022),第一作者为博士生姜昱韬。


图二,“类CsV3Sb5”笼目材料高通量搜索

  2. 依靠高质量海量数据库,刘淼、孟胜和李世亮团队与中国人民大学夏天龙团队,从18万个无机材料中搜索得到了若干“类MgB2”的超导材料。理论预测指出CaB2具有较高的超导转变温度(Tc=9.4-28.6 K)。通过实验证实了BaGa2中的超导电性,实现了材料搜索的“端到端”模式。结果发表于Phys. Rev. B 105, 214517 (2022),第一作者为博士生喻泽和薄涛博士。


图三,“类MgB2”超导材料高通量搜索

  建设材料大数据科学平台,开创新材料研发手段,开拓新方法和新工具,将会从深层次提高我国材料研发原始创新能力。

  以上工作得到了科技部(2021YFA1400200、2017YFA0302903)、中国科学院(XDB33010100、ZDBS-LY-SLH007、XDB33020000、CAS-WX2021PY-0102、GJTD-2020-01)、自然科学基金委(12025407、11934003)、松山湖材料实验室等机构的大力支持。