Complex crystal structure prediction using ML-enhanced multi-minima iterative genetic algorithm
Zhejiang University of Technology（浙江工业大学）；Ames National Laboratory（艾姆斯国家实验室）；Iowa State University（爱荷华州立大学）
提出集成ANN-ML势与迭代元动力学惩罚方案的多极小值迭代遗传算法，成功预测La-Co-Pb体系中新型反配对相结构，克服了依赖数据库方法的局限。
2026-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Genetic Algorithm-Accelerated Computational Discovery of Liquid Crystal Polymers with Enhanced Optical Properties
针对先进光学器件对液晶聚合物光学性能的需求，本研究结合第一性原理计算与遗传算法，加速筛选出低可见光吸收、高折射率的反应性介晶，揭示分子设计原则，提供了系统化可扩展的材料发现新方案。
2025-05-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
New ultrahigh pressure phases of H2O ice predicted using an adaptive genetic algorithm
我们提出了三个新的相H2O在常压下。我们的结构搜索使用自适应遗传算法，它允许广泛的探索晶体结构。在0 K时，冰X以外的新的压力诱导相变序列应为冰X → Pbcm → Pbca → Pmc_（21）→ P21/c相。在Pmc 21- P21转变过程中，氧的配位数随着密度的显著增加而从4增加到5。所有稳定的结晶相具有高达7 TPa的非金属能带结构。
2011-08-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Accelerated Organic Crystal Structure Prediction with Genetic Algorithms and Machine Learning
本文提出结合神经网络势、随机搜索与遗传算法的有机晶体结构预测端到端流程，在21个盲测分子上以更小种群显著提升匹配率。
2023-12-11 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Crystal structure prediction using neural network potential and age-fitness Pareto genetic algorithm
University of South Carolina（南卡罗来纳大学）
本文提出ParetoCSP算法，通过将基因型年龄作为独立优化标准增强NSGA-III，并结合M3GNet通用IAP指导多目标遗传算法搜索，在55个基准结构上以2.562倍优势超越GN-OA，显著提升了晶体结构预测的能力。
2023-09-13 cond-mat.mtrl-sci cs.LG cs.NE
Efficient Crystal Structure Prediction Using Universal Neural Network Potential with Diversity Preservation in Genetic Algorithms
Preferred Networks, Inc.（普瑞弗雷德网络有限公司）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
提出一种结合通用神经网络势和遗传算法的晶体结构预测方法，通过保持结构多样性和引入老化机制，以更少的尝试获得更大的凸包，并准确复现DFT相图。
2026-03-25 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
A Genetic Algorithm For Convex Hull Optimisation
提出一种凸包遗传算法，通过改编多目标优化技术将凸包作为对象优化，实现N≥2物种的高效凸包发现，在LiSi系统中成功找到已知及新候选结构。
2024-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Porosity and roughness determination of porous silicon thin films by genetic algorithms
利用进化算法，仅用反射率数据确定多孔硅（PSi）的光学常数、厚度、孔隙率和表面质量。测量了多晶硅薄膜在单晶硅衬底上的反射率，并用遗传算法进行了拟合。PSi被视为c-Si和空气的混合物。因此，其有效光学常数可以通过有效介质近似（EMA）与孔隙度相关联。结果表明，遗传拟合与实验测量（近紫外-可见反射率）和扫描电子显微镜（SEM）获得的厚度有很好的匹配。
2018-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Latent Genetic Algorithm for Crystal Structure Prediction
Fudan University（复旦大学）；Soochow University（苏州大学）
提出潜在遗传算法（LGA），利用预训练通用原子间势的潜在表示作为进化坐标，通过逆优化生成子代，显著提高HfO2基态恢复率并降低搜索成本，发现PbTiO3/PbZrO3超晶格中的长周期基态结构。
2026-06-28 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Layered 2D crystals by design: optimisation of Sb$_2$Te$_3$-GeTe van der Waals superlattices
本文提出了一种用于优化分层二维异质结构设计的遗传算法。作为一个概念验证，它被应用到Sb $_2$ Te $_3$ -GeTe相变材料超晶格，并得到的最低能量结构的实验生长。通过XRD谱的比较，验证了计算结构与实验结构的相似性。发现该结构在0.92 meV/at范围内。从Ge $_2$ Sb $_2$ Te $_5$的能量上最有利的已知结构。
2015-09-04 cond-mat.mtrl-sci
A phase field model combined with genetic algorithm for polycrystalline hafnium zirconium oxide ferroelectrics
铁电铪锆氧化物（HZO）薄膜在铁电随机存储器、铁电场效应晶体管和铁电隧穿结等方面具有重要的应用前景。然而，在理解铁电开关，这是至关重要的，在这些设备的操作中有缺点。本文建立了一个基于相场法的计算模型来模拟多晶HZO薄膜的开关行为。此外，我们引入了一种新的方法来优化的有效朗道系数描述的自由能HZO相场模型与遗传算法相结合。我们通过精确模拟不同铁电相含量的HZO薄膜的开关曲线来验证模型。在切换过程中的模拟域动力学也显示出惊人的相似性，可用的实验观察。本工作也提供了基本的见解，提高铁电性的HZO薄膜通过控制晶粒形态和晶体织构。该方法可以推广到其它氧化物基薄膜的铁电性能的改善。
2022-05-14 cond-mat.mtrl-sci
Structures and magnetic properties of iron silicide from adaptive genetic algorithm and first-principles calculations
采用基于自适应遗传算法的晶体结构预测方法，对二元铁硅化物的低能结构进行了系统的搜索。预测了36个形成能在50 meV/atom以内的结构（其中11个在20 meV以内）。这些低能量结构的磁性进行了研究。这些结构中的一些可以是无稀土永磁体的有希望的候选者。
2018-01-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Method and Advantages of Genetic Algorithms in Parameterization of Interatomic Potentials: Metal-Oxides
的方法和优点的进化计算为基础的方法，使用稳态遗传算法（GA）的参数化的金属氧化物的原子间相互作用势壳模型框架内的开发和描述。我们表明，基于遗传算法的原子间力场函数参数化方法能够（a）在单次运行中同时优化材料的多个相或性质，（b）促进整个系统的增量重新优化，因为更多的数据可用于先前运行中不包括的附加相或材料性质，以及（c）在参数空间中存在多个局部最小值的情况下成功的全局优化。作为一个例子，我们应用的方法对四个不同的晶相的钛酸钡（BaTiO 3或BTO）使用从头计算密度泛函理论（DFT）为基础的参考数据集的同时优化。我们发现，优化的力场函数是能够预测的两个阶段中没有使用的优化过程中，和许多派生的物理性质，如平衡晶格常数，晶胞体积，弹性性能，热膨胀系数，和平均电子极化与文献中的实验结果吻合得很好。
2013-06-05 cond-mat.mtrl-sci
Reducing symmetry in topology optimization of two-dimensional porous phononic crystals
在本文中，我们提出了一个全面的研究多目标优化的二维多孔声子晶体（PnCs）在正方形和三角形晶格与约化的拓扑对称性的单位细胞。采用基于快速非支配排序的遗传算法II进行优化，得到了Pareto最优解。结果表明，对称性约化对优化结构有显著影响。分析了优化结构的物理机理。拓扑优化与对称性约简相结合可以发现新的结构，并为设计基于PnC的器件提供新的自由度。特别是，本文所提出的旋转对称结构可以用来探索和设计新的手征超材料。
2015-12-02 cond-mat.mtrl-sci
Genetic Algorithm-Guided Deep Learning of Grain Boundary Diagrams: Addressing the Challenge of Five Degrees of Freedom
晶界（GB）通常控制多晶材料的加工和性能。在这里，一个潜在的变革性的研究是通过构建GB属性图作为温度和体积组成的函数，也称为“肤色图”，作为一个通用的材料科学工具，与相图。然而，GB具有五个宏观（晶体学）自由度（DOF）。无论是通过实验还是建模，构造作为五个自由度函数的GBs属性图本质上都是一项“不可能完成的任务”。在这里，我们将等压半巨正则系综混合蒙特卡罗和分子动力学（混合MC/MD）模拟与遗传算法（GA）和深度神经网络（DNN）模型相结合，以应对这一重大挑战。DNN预测比原子模拟快约108，从而能够构建数百万个具有五个自由度的明显不同的GB的属性图。值得注意的是，优秀的预测精度已经实现了不仅是非对称倾斜和扭曲的GB，但也不对称倾斜和混合倾斜扭曲的GB;后者更复杂，更少了解，但他们是无处不在的，往往限制了真正的多晶体的性能作为薄弱环节。作为温度、本体组成和五个晶体学DOF（即，在一个7 D空间）打开了一个新的范例。
2020-02-25 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Evolutionary approach for finding the atomic structure of steps on stable crystal surfaces
这里解决的问题可以简明地表述如下：给定一个稳定的表面取向，已知的重建，并在该表面的平面内给定一个方向，找到沿该方向取向的台阶的原子结构。本文提出了一种适用于台阶结构确定的可变数目遗传算法，并通过确定Si（114）- $2\times 1$上单原子台阶的结构进行了验证。我们展示了台阶边缘的位置相对于平台重建，台阶宽度（原子数），和原子在台阶区域中的位置都可以同时确定。
2007-02-27 cond-mat.mtrl-sci
Distance Matrix based Crystal Structure Prediction using Evolutionary Algorithms
无机材料的晶体结构预测是材料科学和计算化学中的核心问题之一。该问题可以被公式化为全局优化问题，其中全局搜索算法（诸如遗传算法（GA）和粒子群优化）已经与第一原理自由能计算相结合，以预测仅给定材料组成或仅给定化学体系的晶体结构。这些基于DFT的从头算CSP算法计算量大，只能用于预测相对较小的系统的晶体结构。庞大的坐标空间加上昂贵的DFT自由能计算限制了它们的效率和有效性。另一方面，在生物信息学的蛋白质结构预测社区中，类似的结构预测问题已经被并行地深入研究，其中主要的预测器是基于知识的方法，包括利用已知蛋白质结构的同源建模和线程。在这里，我们探讨是否已知的几何约束，如成对的原子距离的目标晶体材料，可以帮助预测/重建其结构给定其空间群和晶格信息。我们提出了DMCrystal，一个基于遗传算法的晶体结构重建算法的基础上预测原子的成对距离。基于大量的实验，我们表明，预测的距离矩阵可以显着地帮助重建晶体结构，通常实现更好的性能比CMCrystal，基于原子接触图的晶体结构预测算法。这意味着从现有材料中学习到的原子相互作用信息的知识可以用于显着提高晶体结构预测的速度和质量。
2020-10-26 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Ab Initio Discovery of Novel Crystal Structure Stability in Barium and Sodium-Calcium Compounds under Pressure using DFT
第I/II族材料在高压下表现出意想不到的结构相变，为元素超导性的起源提供了潜在的见解。我们在这里提出了一个计算研究元素钡和二元钠钙合金，以确定已知和未知相的钡在压力下，以及稳定的高压化合物在不混溶的钠钙系统。为了预测稳定性，我们对随机生成的结构进行了密度泛函理论计算，并使用遗传算法对其进行了进化。对于钡，我们观察到所有预期的阶段和一些新的亚稳结构，不包括不相称的Ba-IV结构。在30-42 GPa压力范围内，我们还观察到了一个未曾报道过的结构（α-Sm），推测它是基态。在钠钙体系中，我们证明了我们的搜索方法的可行性，但一直无法预测任何稳定的化合物。这些结果提高了遗传算法的效率，并为今后的工作提供了许多有前途的方向。
2012-07-13 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Predicting Miscibility in Binary Compounds: A Machine Learning and Genetic Algorithm Study
本研究结合Materials Project与ICSD数据，利用随机森林模型预测二元化合物混溶性，并通过遗传算法在Co-Eu体系中发现CoEu8、Co3Eu2和CoEu三种新型稳定相，为材料合成提供理论指导。
2024-09-04 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
AlphaCrystal: Contact map based crystal structure prediction using deep learning
针对传统晶体结构预测算法难以利用已知结构深度知识的问题，提出AlphaCrystal算法，结合深度残差网络预测接触图、遗传算法重建结构，能提升预测效率并可处理较大体系，是首类基于神经网络的相关方法。
2023-06-10 cond-mat.mtrl-sci
Crystal Structure Prediction via Particle Swarm Optimization
我们已经开发了一个强大的方法，晶体结构预测从“零开始”，通过粒子群优化（PSO）算法的进化计划。PSO技术与遗传算法有很大的不同，并且显然避免了使用进化算子（例如，交叉和突变）。该方法基于通过PSO技术合并总能量计算的自由能表面的高效全局最小化，并且仅需要给定化合物的化学组成来预测给定外部条件下的稳定或亚稳结构（例如，压力）。为了提高结构搜索效率，提出了一种几何结构因子法，该方法允许在结构演化过程中消除相似结构。设计的变晶胞尺寸技术的应用大大降低了计算量。此外，在结构生成中施加的对称约束使得能够实现不同的结构，导致显着减少搜索空间和优化变量，从而避免了全局结构收敛。PSO算法已经成功地应用于许多已知系统的预测（例如，元素、二元和三元化合物）与各种化学键合环境（例如，金属、离子和共价键合）。显着的成功率证明了这种方法的可靠性，并说明了粒子群算法作为晶体结构测定的主要技术的巨大潜力。
2010-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Determination of thermal emission spectra maximizing thermophotovoltaic performance using a genetic algorithm
最佳散热器的热发射光谱最大化热光伏（TPV）转换效率和输出功率密度时，在电池中的温度效应被考虑。要做到这一点，一个框架的设计，其中TPV模型，占辐射，电力和热损失的遗传算法相结合。研究中的TPV装置涉及温度为2000 K的光谱选择性辐射器、锑化镓电池和电池热管理系统，其特征在于流体温度和传热系数为293 K和600 Wm-2K-1。它示出的最大转换效率为38.8%是可实现的发射光谱，具有发射率的单位之间的0.719 eV和0.763 eV和零其他地方。这个最佳的频谱是小于那些忽略热损失时的宽度的一半。41708 Wm-2的最大输出功率密度是可实现的光谱具有发射率值的单位之间的0.684 eV和1.082 eV和零的其他地方时，热损失占。这些发射光谱被证明大大优于黑体和钨辐射器，并可以使用人工结构，如超材料或光子晶体。
2015-09-04 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Pure and Hybrid Evolutionary Computing in Global Optimization of Chemical Structures: from Atoms and Molecules to Clusters and Crystals
综述了近十年来演化计算方法在原子、分子团簇和晶体等复杂势能面研究中的发展。发展的趋势表明，纯以及混合进化计算技术结合DFT已成为一个强大的工具，虽然工作的分子团簇一直相当有限。文献中有一些直接用遗传算法求解原子/分子薛定谔方程的尝试。在Born-Oppenheimer近似水平下，GA密度方法似乎是一种可行的工具，在未来几年中可以更广泛地探索，特别是在设计具有目标特性的分子和材料的背景下。
2015-08-31 cond-mat.mtrl-sci cs.NE physics.chem-ph
Contact Map based Crystal Structure Prediction using Global Optimization
晶体结构预测在发现新材料中起着越来越重要的作用。全局优化方法如遗传算法（GA）和粒子群优化（PSO）已经与第一原理自由能计算相结合，以预测给定组成或仅化学体系的晶体结构。虽然这些方法可以在其搜索过程中利用某些晶体模式，例如对称性和周期性，但它们通常不利用大量已知晶体结构中包含的原子构型的大量隐含规则和约束。他们目前只能处理相对较小系统的晶体结构预测。受知识丰富的蛋白质结构预测方法的启发，在本文中，我们探索已知的几何约束，如目标晶体材料的原子接触图，是否可以帮助预测其结构，给出其空间群信息。我们提出了一个基于全局优化的算法，CMCrystal，用于基于原子接触图的晶体结构重建。基于广泛的实验，使用六个全局优化算法，我们表明，它是可行的，以重建晶体结构给定的原子接触图的一些晶体材料，但需要更多的约束条件，为其他目标材料，以实现成功的重建。这意味着从现有材料中获得的原子相互作用信息可以用于改进晶体结构预测。
2021-02-08 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Genarris: Random Generation of Molecular Crystal Structures and Fast Screening with a Harris Approximation
我们提出了Genarris，一个Python软件包，通过随机采样与物理约束，对刚性分子的分子晶体进行配置空间筛选。对于快速能量评估，Genarris采用Harris近似，其中分子晶体的总密度通过单分子密度的叠加来构建。色散包容的密度泛函理论（DFT），然后用于哈里斯密度，而不执行自洽循环。Genarris使用机器学习进行聚类，基于专门为分子晶体开发的相对坐标描述符（RCD），该描述符在识别包装基序相似性方面具有鲁棒性。除了随机结构生成之外，Genarris还提供了三种基于不同顺序的连续聚类和选择步骤的工作流程：“严格”工作流程是对潜在能量景观的详尽探索，“能量”工作流程产生一组低能量结构，“多样化”工作流程产生最大限度多样化的结构。后者被推荐用于生成遗传算法的初始种群。在这里，Genarris的实施报告和它的应用程序演示了三个测试用例。
2018-03-06 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
VQCrystal: Leveraging Vector Quantization for Discovery of Stable Crystal Structures
提出 VQCrystal 框架，融合分层 VQ-VAE、IAP 模型与遗传算法进行晶体逆向设计，并在三维和二维材料生成验证中展现高有效性、多样性与稳定性。
2024-09-10 cond-mat.mtrl-sci
Monoclinic YFe$_{12}$ phases predicted from first principles
我们使用基于遗传算法和第一性原理计算的晶体结构预测技术搜索YFe $_{12}$的稳定晶体结构。我们得到了两个单斜$C2/m$结构作为亚稳相，这是从众所周知的ThMn $_{12}$结构不同。这两个相在它们的磁性方面具有优于ThMn $_{12}$结构的优点：总磁化强度$M$从25.6 $μ_{\text{B}}$ /f. u增加。高达26.8 $μ_{\text{B}}$ /f.u.通过转换。在平均场近似下计算了这些结构的居里温度$T_{\text{C}}$，并预测了$T_{\text{C}}$从792 K升高到940 K，这主要是由于在2.3- 3.1 μ m的距离内，位间磁耦合的增加。在准二元系Y（Fe $_{1-x}$ Co $_{x}$）$_{12}$（$x$ = 0 ~ 0.7）中也得到了类似的$M$和$T_{\text{C}}$的增强。
2020-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Crystal structure prediction of materials with high symmetry using differential evolution
晶体结构决定材料的性能。利用化学物质的晶体结构，可以通过第一性原理计算或机器学习模型预测许多物理和化学性质。由于它是相对容易产生一个假设的化学有效的公式，晶体结构预测成为发现新材料的重要方法。在我们之前的工作中，我们提出了一种基于接触图的晶体结构预测方法，该方法使用全局优化算法（如遗传算法）来最大化预测结构的接触图与真实晶体结构的接触图之间的匹配，以搜索Wyckoff位置（WP）处的坐标。然而，当预测具有高对称性的晶体结构时，我们发现全局优化算法很难找到满足化学式的WP的有效组合，这主要是由预测晶体结构的接触图的维数与目标晶体结构的接触图的维数不一致引起的。这使得预测高对称性晶体的晶体结构具有挑战性。为了解决这个问题，我们提出使用PyXtal来生成和过滤具有给定对称性约束的随机晶体结构，这些约束基于化学式和空间群等信息。以接触图为优化目标，采用差分进化算法搜索Wyckoff位置的非特殊坐标，实现高对称性晶体材料的结构预测。实验结果表明，CMCrystalHS算法能有效地解决接触图维数不一致的问题，并能预测具有高对称性的晶体结构.
2021-04-20 cond-mat.mtrl-sci cs.NE
Optimization of Coulomb Energies in Gigantic Configurational Spaces of Multi-Element Ionic Crystals
本文提出GOAC软件包，结合二阶团簇展开、蒙特卡洛与遗传算法高效优化库仑能量，可处理高达10^920构型的多元素材料基态结构搜索，实现数量级加速。
2024-09-13 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
A symmetry-oriented crystal structure prediction method for crystals with rigid bodies
本文提出一种面向含刚性体晶体的对称性导向晶体结构预测方法，在Li₃PS₄和Na₆Ge₂Se₆上验证，发现新相且亚稳结构预测性能优于USPEX。
2024-07-31 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Inverse-design of two-dimensional magnonic crystals via topology optimization with frequency-domain micromagnetics
Tokyo University of Science（东京科学大学）；Yokohama National University（横滨国立大学）；University of Tsukuba（筑波大学）；National Institute for Materials Science (NIMS)（国立材料研究所）
本文提出通过拓扑优化和频域微磁学模拟，反设计二维磁晶以发现具有大磁子能带间隙的非传统结构，并验证其性能。
2026-03-05 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Prediction of crystal structures and motifs in the Fe-Mg-O system at Earth's core pressures
Fe、Mg和O是类地行星中最丰富的元素。虽然Fe-O、Mg-O和Fe-Mg二元系在压力下的行为已经被研究过，但是对于Fe-Mg-O三元系在相应的地核和超地幔压力下的研究仍然很少。在这里，我们使用自适应遗传算法（AGA）研究三元Fe $_x$ Mg $_y$ O $_z$相在很宽的化学计量比范围内在200 GPa和350 GPa。我们发现了三个动态稳定的化学计量相FeMg $_2$ O $_4$，Fe $_2$ MgO $_4$，和FeMg $_3$ O $_4$具有较低的焓比任何已知的组合的Fe-Mg-O高压化合物在350 GPa。随着这些相的发现，我们构造了Fe-Mg-O三元凸包。我们进一步澄清的组成和压力依赖的结构图案与分析的AGA发现的稳定和亚稳结构。二元和三元稳定相的分析表明，O，Mg，或两者都可以稳定BCC铁合金在内核压力。
2021-02-05 cond-mat.mtrl-sci physics.geo-ph
Large magnetic anisotropy predicted for rare-earth free Fe16-xCoxN2 alloys
采用自适应遗传算法和第一性原理计算研究了Fe 16-xCoxN 2的结构和磁性。结果表明，在Fe_（16）N_2中用Co取代Fe，Co/Fe比小于1，可以大大改善材料的磁各向异性。由第一性原理计算得到Fe 12 Co 4 N2的磁晶各向异性能为3.18 MJ/m3（每个金属原子245.6 μeV），远大于Fe 16 N2，是已报道的稀土自由磁体中最大的磁晶各向异性能。从我们的系统的晶体结构搜索，我们发现，有一个结构转变，从四个Fe 16 N2立方Co 16 N2在Fe 16-xCoxN 2的Co浓度增加，这可以很好地解释了电子计数分析。富Fe（x < 8）和富Co（x > 8）Fe_（16-x）CoxN_2的不同磁性与结构转变密切相关。
2016-10-11 cond-mat.mtrl-sci
Crystal chemistry of three-component white dwarfs and neutron star crusts: phase stability, phase stratification, and physical properties
本文对五种不同的三元核系进行了系统的多组分晶体结构的研究，这些核系都是在可极化的电子背景下形成的，它们代表着吸积的中子星壳和某些白矮星。候选结构通过遗传算法“繁殖”，并且在线性响应（高斯-费米）电荷筛选的假设下在恒定压力下优化。随后的相平衡计算揭示了八个不同的晶体结构的$T=0$体相图，其中五个是复杂的多元结构之前没有预测的紧凑对象天体物理学。频繁的实例几何相似，但组成不同的阶段，深入了解系统的结构偏好与成对汤川相互作用，包括和扩展到制度的低密度胶体悬浮液在实验室中。作为这些主要结果的应用，我们自洽耦合的相稳定性问题的方程的自引力，流体静力学稳定的白矮星，具有固定的整体组成。据我们所知，这是第一次尝试将复杂的多元相纳入平衡相分层图和质量-半径-组成依赖关系，这两个都是针对He-C-O和C-O-Ne白矮星报道的。有限厚度的界面相（“界面相”）出现在单组分体心立方晶体区域之间的边界处，其中一些具有比立方晶体更低的晶格对称性。第二个应用--白矮星中重核的准静态沉降--建立在我们的平衡相分层方法的基础上。这种非平衡方法的测试揭示了额外的阶段，发挥作用的瞬态主机相的沉降物种。
2015-08-19 astro-ph.HE astro-ph.SR cond-mat.mtrl-sci
Structures, phase transitions, and magnetic properties of Co3Si from first-principles calculations
最近报道了Co3Si以纳米颗粒形式表现出显著的磁性[Appl.Phys.Lett. 108，152406（2016）]，但要促进对该材料的更好理解。本文采用自适应遗传算法对Co3Si的晶体结构进行了研究，并从第一性原理计算出发讨论了Co3Si的电磁性质。从我们的计算中发现了Co3Si的几个竞争相。结果表明，实验中报道的六方Co_3Si结构在零温下的非磁性态比铁磁性态具有更低的能量。铁磁态的六方结构是动态不稳定的虚声子模式，并转变为一个新的正交结构，这是证实了我们的结构搜索具有最低的能量为Co3Si和Co3Ge。详细研究了实验六方结构和结构搜索得到的最低能量结构的磁性。
2017-06-27 cond-mat.mtrl-sci
Polymorphism Crystal Structure Prediction with Adaptive Space Group Diversity Control
Department of Computer Science and Engineering, University of South Carolina, Columbia, SC, 29201（计算机科学与工程系，南卡罗来纳大学，哥伦比亚，SC，29201）
本研究针对无机多晶型晶体结构预测算法有限的问题，提出融合自适应空间群多样性控制的多目标遗传算法ParetoCSP2，在多晶型预测和常规CSP任务上性能均显著优于基线算法。
2025-06-12 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Polymorphism in Bi-based perovskite oxides: a first-principles study
在正常条件下，BiScO $_3$、BiCrO $_3$、BiMnO $_3$、BiFeO $_3$和BiCoO $_3$的块状晶体呈现钙钛矿结构的三种非常不同的变化：反极性相、沿伪立方晶胞的空间对角线具有大极化的菱面体相和具有甚至更大极化的超四面体相。为了了解这种变化的原因，我们使用遗传算法来搜索这些材料的表面能的最小值。我们的研究结果表明，这些最小值的数量是非常大的，当与典型的铁电钙钛矿如BaTiO $_3$和PbTiO $_3$相比，它们之间的精细能量平衡的结果中看到的大的结构差异。作为我们的搜索的副产品，我们已经确定了低能量的BiMnO $_3$的电荷有序结构，和几个阶段的能量是类似的BiCrO $_3$的基态。我们还发现，一个反supertetraxite相存在于散装，可能是有利的薄膜外延生长在大值的拉伸失配应变。
2018-04-06 cond-mat.mtrl-sci
Supercell-enabled inverse design of boundary-state dispersion for group-velocity control in pseudomagnetic phononic crystals
Nanjing University（南京大学）；Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures, Nanjing University（南京大学先进微结构协同创新中心）；Jiangsu Key Laboratory of Artificial Functional Materials, Nanjing University（南京大学江苏省人工功能材料重点实验室）
该研究开发超胞辅助的代理模型框架，针对赝磁声子晶体边界态色散开展逆设计，实现高度线性与慢波色散，达成群速度调控，为相关工程应用提供灵活途径。
2026-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Transferable classical force field for pure and mixed metal halide perovskites parameterized from first principles
光伏钙钛矿中的许多关键特征发生在相对长的时间尺度上，并且涉及混合成分。这需要现实的，但也数字简单的模型。在这项工作中，我们提出了一个可转移的经典力场来描述混合钙钛矿MA $_x$ FA $_{1-x}$ Pb（Br $_y$ I $_{1-y}$）$_3$可变组成（$\forall x,y \in [0,1]$）。该模型包括Lennard-Jones和Buckingham势来描述无机晶格原子与有机分子之间的相互作用，以及AMBER模型来描述分子内原子之间的相互作用。力场的大部分参数已经通过先前开发的用于参数化CsPb（Br $_x$ I $_{1-x}$）$_3$钙钛矿的遗传算法获得。该算法找到了最佳的参数集，同时适合DFT能量获得的几个晶体结构与适度的失真相对于平衡配置。由此产生的模型正确地再现了XRD图案，I/Br取代后的晶格膨胀和热膨胀系数。我们使用该模型运行经典的分子动力学模拟多达8600个原子和模拟时间高达40 ns。从模拟中，我们提取了纯钙钛矿和混合钙钛矿的离子扩散系数，第一次提出了这些值通过完全动力学方法使用可转移模型拟合第一性原理计算。这里报告的值可以被认为是操作条件下光伏钙钛矿器件中卤素空位诱导的离子迁移动力学的理论上限。
2021-11-23 cond-mat.mtrl-sci
RAFFLE: Active learning accelerated interface structure prediction
本文提出软件包RAFFLE，结合物理洞察、遗传算法与主动学习，利用动态多体分布函数作为描述符指导原子放置，高效探索低能界面构型，在多种材料体系中验证了其准确预测基态、高压及插层相的能力，加速了材料发现。
2025-04-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
