日本利用材料信息学发现新型超导物质
2018-09-13 11:34:25
作者：本网整理 来源：客觀日本
日本物质材料研究机构（NIMS）与爱媛大学组成的研发小组，利用通过数据科学探索新物质的材料信息学（MI）方法，成功发现了在加压状态下显现特性的新型超导物质。本次发现证明，运用材料信息学可以高效发现新型超导物质，不仅是超导物质，该方法还有望用于各种新材料的开发。
以前，研究人员一直根据论文中记载的晶体结构和原子价数等信息，凭经验和直觉探索新型超导物质。因此，必须像进行地毯式轰炸那样全面合成，既浪费时间又浪费金钱，是一项非常困难的作业，所以需要开发一种能以更高的效率发现新物质的新方法。
本研究着眼于积累了10多万种无机物质晶体结构数据的无机材料数据库AtomWork。首先将范围缩小到可以实际计算电子状态的约1500种候选物质组，然后通过计算这些物质的电子状态，确定了27种有望实现超导的物质。研究人员从这27种物质中，选择了容易实际合成的物质，最终确定了SnBi2Se4和PbBi2Te4这2种物质。
研发小组对这2种物质进行合成，利用此前开发的在高压力下测量电阻的装置，成功发现了超导。另外还发现，超导转变温度会随着压力的上升而升高。此次采用的材料信息学是一种全新的方法，证明在数据科学的主导下，可以不受固定概念束缚，探索具有超导特性的物质，并精准、高效地使之实现。
图1：通过计算从数据库中选择候选物质后施加高压力发现超导的概念
实验表明，在本次研究中发现的2种物质不但是新型超导材料，还能作为新型热电物质的候选材料。利用本研究使用的方法，还有望开发超导以外的各种功能性物质。今后打算扩大对象物质的范围，更加精准地导入显现物性所需的参数，例如发现室温超导物质等创新型功能性物质。
此次的研究成果预定发布在日本应用物理学会的国际杂志《Applied Physics Express》（2018年9月号）上，作为 Spotlight 论文率先通过网络进行了发布。
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