High-throughput screening of metal-porphyrin-like graphenes for selective capture of carbon dioxide
纳米材料，例如金属有机骨架，已经被认为捕获CO $_2$。然而，它们的应用在很大程度上受到限制，因为它们表现出对烟道气的差的选择性和在低压下的低捕获能力。我们使用第一性原理热力学对从烟道气中选择性捕获CO $_2$进行高通量筛选。我们发现，在300 K时，在低CO $_2$压力下，d轨道为空的元素选择性地从混合气体中吸引CO $_2$，并在~450 K时释放CO. CO $_2$与元素的结合涉及金属d轨道与CO $_2$ $π$轨道的杂化，并且在实验中观察到CO $_2$ -过渡金属络合物。这一结果使我们能够进行高通量筛选，发现新的有前途的CO $_2$捕获材料与空d轨道，并预测其在各种条件下的捕获性能。此外，这些发现为选择性CO $_2$捕获提供了物理见解，并为探索CO $_2$捕获材料开辟了新途径。
2016-06-02 cond-mat.mtrl-sci
High-throughput computational screening for bipolar magnetic semiconductors
寻找具有可控自旋极化的铁磁半导体材料是自旋电子学的一个长期挑战。双极磁性半导体（BMS）的价带边和导带边在不同的自旋方向上完全自旋极化，在这方面显示出很大的前景，因为载流子的自旋极化方向可以很容易地通过电压门来调节。在这里，我们提出了一个标准的高通量计算筛选方案，用于搜索BMS材料。该计划的材料项目数据库的应用程序提供了11个内在的BMS材料（1个实验和10个理论）从近40000结构。其中发现了一种室温BMSLi_2V_3TeO_8（mp-771246），其居里温度为478 K。此外，BMS功能可以保持良好的切割块体Li 2 V3 TeO 8为（001）纳米薄膜的实际应用。本工作为从各种晶体结构数据库中发现新型本征BMS材料提供了一种可行的解决方案，为实现电场控制的自旋电子器件铺平了道路。
2021-12-10 cond-mat.mtrl-sci
Hierarchical high-throughput screening of alkaline-stable lithium-ion conductors combining machine learning and first-principles calculations
Materials Sciences Division, Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室材料科学部）；Department of Materials Science and Engineering, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校材料科学与工程系）
本研究通过结合机器学习和第一性原理计算，分层高通量筛选出209种碱稳定锂离子导体，揭示了NASICON和石榴石型材料中阳离子取代对碱稳定性的影响机制，并探讨了合成性、操作稳定性和离子导电性的设计权衡。
2026-03-25 cond-mat.mtrl-sci
High throughput screening for spin-gapless semiconductors in quaternary Heusler compounds
基于高通量的密度泛函理论计算，对四元Heusler合金XX 0 YZ（X，X 0，Y为不含Tc的过渡金属元素，Z为B，Al，Ga，In，Si，Ge，Sn，Pb，P，As，Sb，Bi中的一种）中的自旋无带隙半导体进行了系统的筛选.根据经验法则，我们把重点放在21、26或28个价电子的化合物上，得出了12000种可能的化学组成。在系统地评估了热力学、力学和动力学稳定性之后，我们成功地鉴定了70个稳定的SGS，并通过具有适当磁性基态的显式电子结构计算证实。结果表明，所有四种类型的SGS可以实现，定义的基础上的费米能周围的带的自旋特性，和类型II SGS显示出有前途的自旋电子学应用的输运性质。研究了自旋-轨道耦合效应导致的大的各向异性磁电阻和反常能斯特效应。
2018-08-08 cond-mat.mtrl-sci
High-throughput screening of piezo-photocatalytic materials for hydrogen production
寻找能够在可见光下催化水裂解反应的具有成本效益和效率的光催化材料是当前环境材料科学中最大的挑战之一。尽管许多光催化剂在绿色制氢的背景下已经是已知的，但是系统地和合理地改变其光电性质以实现期望的光催化性能的策略还有待建立。压电材料通过调整它们的带隙和能带排列来对机械刺激做出反应，从而为精确的光催化剂设计提供了可能的途径。然而，压电光催化剂是相对稀缺的，迄今为止很少被研究。在这里，我们提出了一个高通量筛选的压电光催化材料进行了$\sim 1,000$散装压电依赖于一个简单的静电模型和第一性原理计算。一个总的$\sim 10$以前被忽视的二元和三元体化合物理论上被确定为非常有前途的压电光催化剂，由于其适当的光电性能和卓越的单轴应变驱动的带对齐可调性。
2022-07-26 cond-mat.mtrl-sci
Design of a multifunctional polar metal via first-principles high-throughput structure screening
本征极性金属很少见，尤其是在氧化物中，因为自由电子屏蔽了金属中的电场，消除了打破反转对称所需的内部偶极子。在这里，我们使用第一性原理高通量结构筛选预测一个新的极性金属在散装和薄膜形式。在筛选了1000多种不同的晶体结构后，我们发现有序的BiPbTi2O6可以以三种极性和金属结构结晶，并且可以通过压力或应变在它们之间转换。在层状BiPbTi2O6和PbTiO3的异质结构中，可以稳定具有不同的BiPbTi2O6极性位移和PbTiO3极化的相对取向的多个状态。在室温下，界面耦合使电场首先切换PbTiO3的极化，随后驱动BiPbTi2O6的极移发生180°的变化。在低温下，异质结构提供了可调的隧穿势垒，并且可以用于多态存储器器件。
2020-02-05 cond-mat.mtrl-sci
First-principles high-throughput screening of shape-memory alloys based on energetic, dynamical, and structural properties
基于第一性原理的材料筛选系统地进行，以发现可能制造记忆合金（SMA）的化学元素的新组合。B2、D 03和L21晶体结构被认为是母相，2 H和6 M结构被认为是马氏体相。对3,384个二元合金和3,243个三元合金（共6,627个）进行了马氏体相的能量稳定性和动力学稳定性以及母相和马氏体相之间的结构相容性的材料筛选。187种合金在筛选后被发现存活。一些幸存的合金是由SMA中已经广泛使用的化学元素组成的，但在幸存的合金中也发现了其他各种金属元素。通过与材料计划数据库（MPD）中的数据对比，进一步分析了幸存合金的能量稳定性，以检查可能发生相分离或相变的合金。
2017-02-09 cond-mat.mtrl-sci
High-throughput screening assisted discovery of a stable layered anti-ferromagnetic semiconductor: CdFeP2Se6
二维（2D）磁性的最新进展提高了人们对层状磁性材料的兴趣，因为它们具有自旋电子学的潜力。特别是，层状半导体反铁磁体表现出有趣的低维半导体行为与电荷和自旋作为载流子控制。然而，这些化合物的合成是具有挑战性的，并且仍然罕见。在这里，我们进行了基于第一性原理的高通量搜索，以筛选潜在稳定的混合金属磷三硫属化物（MM'P2X6，其中M和M'是过渡金属，X是硫属化物），其具有宽范围的可调带隙和有趣的磁性。在潜在的候选人，我们成功地合成了一个稳定的半导体层状磁性材料，CdFeP2Se6，表现出短程反铁磁秩序在TN = 21 K的间接带隙为2.23 eV。我们的工作表明，高通量筛选辅助合成是发现层状磁性材料的有效方法。
2022-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Identification of materials with strong magneto-structural coupling using computational high-throughput screening
磁致伸缩、磁热效应和磁电效应等重要现象都是由磁自由度和结构自由度的耦合引起的，或者可以通过磁自由度和结构自由度的耦合来增强。自旋和晶格的耦合也影响磁性材料中的输运和结构性质，特别是在相变附近。在本文中，我们提出了一种方法来筛选材料的强磁结构耦合通过评估的局部磁位形的原子力的影响，使用密度泛函理论（DFT）。我们采用了无序的本地矩的方法在一个超晶胞配方，以探测不同的磁局部配置和他们的力量，并进行了高通量的搜索晶体学开放数据库中的二元和三元化合物。我们确定了一个列表中的材料具有较强的自旋-晶格耦合，其中几个已经知道显示磁晶格耦合现象，如Fe 3 O 4和CrN。其他如Mn_2CrO_4和CaFe_7O_（11）的研究较少，尚未在实验和应用中显示出它们的潜力。
2021-03-17 cond-mat.mtrl-sci
High throughput screening, crystal structure prediction, and carrier mobility calculations of organic molecular semiconductors as hole transport layer materials in perovskite solar cells
本研究采用平移二聚体模型对74种DAH衍生物作为PVSCs的HTL材料进行高通量筛选与电子特性计算，并对顶级候选材料进行晶体结构预测，实现超10 cm2/V.s的空穴迁移率，为下一代高性能HTL材料设计提供指导。
2024-07-12 cond-mat.mtrl-sci
High-throughput screening of spin Hall conductivity in 2D materials
本研究通过高通量计算筛选了2Dmatpedia数据库中4486种二维非磁性化合物的自旋霍尔电导率，发现了六种超越已知记录的高SHC材料及57种量子化拓扑绝缘体，揭示了SOC与镜面对称性对SHC的增强机制，为实验验证与新型自旋电子材料发现铺平了道路。
2025-09-16 cond-mat.mtrl-sci
High throughput computational screening for two-dimensional magnetic materials based on experimental databases of three-dimensional compounds
我们进行了计算筛选的基础上存在于无机晶体结构数据库和晶体学开放数据库的实验散装化合物的二维磁性材料。最近提出的几何描述符是用来提取材料，剥离成二维衍生物，我们发现85铁磁和61反铁磁材料，我们获得磁交换和各向异性参数，使用密度泛函理论。对于易磁化轴铁磁绝缘体，我们基于各向异性海森堡模型的经典蒙特卡罗模拟计算居里温度。我们发现良好的协议与实验报道的居里温度已知的二维铁磁体，并确定10个潜在的剥落的二维铁磁体，以前没有报道。此外，我们发现18易轴反铁磁绝缘体与几个化合物表现出很强的交换耦合和磁各向异性。
2020-04-29 cond-mat.mtrl-sci
Discovery of Hidden Classes of Layered Electrides by Extensive High-throughput Materials Screening
尽管它们具有非凡的特性，但它们仍然是一种相对未开发的材料，只有少数化合物通过实验生长。特别是对于层状结构的Ca 2N，目前的研究主要集中在几种层间二维阴离子电子结构相似的Ca 2N的同构上。仍然缺少对不同层次的生物多样性的广泛筛选。在这里，通过筛选材料与负离子电子的结构在材料项目，我们发现12个现有的材料作为新的层状晶体。值得注意的是，这些层状晶体表现出与Ca 2N完全不同的性质。例如，不寻常的完全自旋极化的零维（0 D）阴离子电子显示在金属卤化物与MoS 2-like结构;独特的一维（1D）阴离子电子被限制在准一维结构的管;磁性和非磁性阴离子电子的共存被发现在ZrCl-like结构和一个新的三元Ba 2LiN与0 D和1D阴离子电子。这些材料不仅显着增加了实验合成的层状晶体的池，而且有希望被剥离成先进的2D材料。
2019-01-16 cond-mat.mtrl-sci
High-throughput screening of Half-antiperovskites with a stacked kagome lattice
半反钙钛矿（HAP）是一类由堆叠的可果美晶格组成的材料，因此具有奇异的磁性和电子态。我们进行高通量计算的基础上的密度泛函理论（DFT）和原子自旋动力学（ASD）模拟预测稳定的磁性HAPs M $_3$ X $_2$ Z $_2$（M = Cr，Mn，Fe，Co和Ni; X是从Li到Bi的元素之一，除了稀有气体和4 $f$稀土金属; Z = S，Se和Te），与结晶和机械稳定性评估。此外，磁基态是通过利用DFT计算结合ASD模拟得到的。原子力显微镜kagome晶格中存在的自旋阻挫表现为面内FM和AFM耦合的竞争行为。对于总数为930 HAP组合物考虑，我们已经发现了23个化合物，稳定在非共线反铁磁（AFM）状态和11个化合物，具有铁磁（FM）秩序。
2022-07-07 cond-mat.mtrl-sci
High-Throughput Density Functional Theory Screening of Double Transition Metal MXene Precursors
该研究利用密度泛函理论高通量计算了8,712种双过渡金属MAX相的结构与能量学，构建了可查询的开放数据库，为新型MXene的设计与优化提供了关键前驱体数据。
2023-07-26 cond-mat.mtrl-sci
High-Throughput Screening of Transition Metal Single-Atom Catalysts for Nitrogen Reduction Reaction
金属作为氮还原反应催化中心的发现激发了人们对单原子催化剂的极大热情。然而，现有的活性炭活性差、选择性低，远不能满足工业化的需要。通过高通量的第一性原理计算，掺杂工程可以有效地调节b-Sb单层的NRR性能。特别地，从活性中心的电子结构的角度揭示了活化N2的来源。在24种过渡金属掺杂剂中，Re@Sb和Tc@Sb表现出最好的NRR催化性能，且极限电位较低。Re@Sb和Tc@Sb也可以显著抑制HER并实现100%的高理论法拉第效率。我们的研究结果不仅加快了氨合成催化剂的发现，而且有助于进一步阐明结构与性能的相关性。
2022-07-12 cond-mat.mtrl-sci
A First-Principles-Based Approach to The High-Throughput Screening of Corrosion-Resistant High Entropy Alloys
耐腐蚀高熵合金（CR-HEAs）的设计是具有挑战性的，由于合金的几乎占星术的组成空间。为了促进这一点，需要有效和可靠的高通量探索性方法。为此，目前的工作报告了一种基于第一原理的方法，该方法利用功函数、表面能和耐腐蚀性（即，根据定义，功函数和表面能分别与合金的固有耐腐蚀性成正比和反比）。利用密度泛函理论（DFT）计算得到的离散表面能和功函数，对FCC Co-Cr-Fe-Mn-Mo-Ni体系的两个Bayesian CALPHAD模型（或数据库）进行了评估。然后使用模型对不同的Co-Cr-Fe-Mn-Mo-Ni合金成分进行排序。据观察，排名合金具有类似于以前研究的耐腐蚀合金的化学特性，这表明所提出的方法可以用来可靠地筛选HEAs具有潜在的良好的固有耐腐蚀性。
2021-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Efficient determination of the true magnetic structure in a high-throughput ab initio screening: the MDMC method
在给定的外部条件下找到真实的磁性结构对于描述磁性材料和预测其性质至关重要。这对于高通量筛选潜在的好磁体尤其重要，如果没有对磁结构的充分描述，可能会导致计算资源的巨大浪费。介绍了一种在标准第一性原理计算中准确有效地处理磁有序的方法。该方法适用于所有温度，是基于蒙特卡罗（MC）技术。在高温下，MC耦合到从头分子动力学，因此同时处理原子振动和磁有序。该方法考虑了在0 K下收敛到真实基态磁结构，高温下自旋和原子振动之间的耦合，以及非海森堡系统中的自旋-自旋相互作用，即它自然地超越了所有温度下通常的类对有效交换相互作用。我表明，该方法很好地再现了在低温和高温下的磁性结构，即使在相对较小的超晶胞，并提供了一个真正的从头计算的磁性系统在高通量研究的基础。在其一般配方的MDMC方法处理非共线磁性，但其共线版本可能更适合于快速高通量计算。本文中所述的MDMC方法的应用的例子是$α$ -Mn;体心立方Fe，其在低温下是铁磁性的，在高温下是顺磁性的;和MnB $_2$ W $_2$，一种具有非平凡磁性的新的磁性化合物。
2021-04-05 cond-mat.mtrl-sci
High-Throughput Photovoltaic Screening and Spacer-Dependent Shift Current in Two-Dimensional Hybrid Perovskites
Humboldt-Universität zu Berlin（柏林洪堡大学）；Institute of Materials Science, Technische Universität Darmstadt（达姆施塔特工业大学材料科学研究所）；North University of China（中北大学）；State Key Laboratory of Extreme Environment Optoelectronic Dynamic Measurement Technology and Instrument（极端环境光电动态测量技术与仪器国家重点实验室）；Materials Genome Institute, Shanghai University（上海大学材料基因组研究院）；Fujian Science & Technology Innovation Laboratory for Optoelectronic Information of China（福建省光电信息科技创新实验室）
通过高通量第一性原理筛选二维杂化钙钛矿，识别出多种高SLME和位移电流材料，并揭示间隔基化学对位移电流响应的显著影响。
2026-09-24 cond-mat.mtrl-sci
High-throughput screening of strong electron-phonon couplings in ternary metal diborides
我们进行了高通量筛选声子介导的超导电性在三元金属二硼化物结构与碱金属，碱土金属和过渡金属。我们发现了17个基态和78个低能亚稳相。从快速计算的区域中心的电子-声子耦合，43个化合物显示出电子-声子耦合强度高于MgB 2。能量稳定性和电子-声子耦合强度之间的反相关被确定。我们建议分两个阶段，即，Li_3ZrB_8和Ca_3YB_8，它们具有合理的能量稳定性和超导临界温度。
2022-07-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
High Throughput Screening of Transition Metal Binuclear Site for N2 Fixation
金属（M）-Nx作为一种有前途的催化中心的发现，引起了单原子催化剂在N2还原反应（NRR）中的极大兴趣。然而，由于活性中心的吸附行为不合理，现有的活性炭的活性和选择性差，与工业要求相差甚远。通过第一性原理的高通量筛选，我们发现在石墨碳氮化物（Fe 2/gCN）上合理构建Fe-Fe双原子中心位置可以兼顾N2 H和NH 2的吸附能力，在23种不同的过渡金属（TM）中心中实现最佳的NRR性能。我们的研究结果表明，Fe 2/gCN可以实现100%的法拉第效率为NH3生产。令人印象深刻的是，Fe 2/gCN的极限电位估计为低至-0.13 V，这是迄今为止所报道的理论结果中的最低值。多级描述符（吸附的N2和集成晶体轨道汉密尔顿人口上的过剩电子）揭示了从能源，电子结构和基本特性的观点的NRR活动的起源。作为电催化NRR过程中普遍存在的问题，由底物分解引起的氨污染可以克服。我们的预测为电催化合成NH3提供了一个新的平台，有助于进一步阐明结构与性能的相关性。
2020-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Unveiling potential candidates for rare-earth-free permanent magnet and magnetocaloric effect applications: a high throughput screening in Fe-N alloys
该研究通过高通量密度泛函理论计算，在Fe-N合金中筛选出49个铁磁案例，其中15种为潜在永磁体（含1种硬磁、14种半硬磁）、40种为潜在巨磁热效应材料，填补了应用空白，为无稀土永磁和磁热应用提供候选。
2025-01-03 cond-mat.mtrl-sci
Decoding Oxygen K-edge Fingerprints of NCM-811 Degradation via Ab Initio Many-Body Theory and High-Throughput Screening of Crystal Proxies
Carl von Ossietzky Universit\"at Oldenburg, Institute of Physics, 26129 Oldenburg, Germany；Department Interface Design, Helmholtz-Zentrum Berlin f\"ur Materialien und Energie GmbH, Berlin, Germany；Friedrich-Schiller-Universit\"at Jena, Institute of Condensed Matter Theory
本研究结合高分辨率氧K边XAS与从头算模拟、高通量筛选，建立了降解电池材料的计算解释途径，明确了NCM-811降解产物光谱差异的来源。
2026-10-28 cond-mat.mtrl-sci
First-principles high-throughput screening of ruthenium compounds for advanced interconnects
Department of Electronics Engineering, Incheon National University（仁川国立大学电子工程系）；Research Institute for Engineering and Technology, Incheon National University（仁川国立大学工程技术研究院）
采用第一性原理高通量筛选方法，系统评估了2106种钌基化合物（包括二元、三元和四元体系）的电子输运和可靠性，发现61种候选材料具有优异的电阻率缩放行为和增强的可靠性，为下一代互连提供了可行方案。
2026-03-25 cond-mat.mtrl-sci
Screening Promising Thermoelectric Materials in Binary Chalcogenides through High-Throughput Computations
高通量计算方法是筛选高性能功能材料的有效工具。在本工作中，使用单带模型下的变形势方法，我们评估的载流子弛豫时间，并建立一个电描述符（\c{hi}）的载流子有效质量的基础上简单的刚性带近似。该描述子（\c{hi}）可以用来合理地表示最大功率因数，而不需要求解电子玻尔兹曼输运方程。此外，Grüneisen参数（γ），晶格非谐性和晶格热导率的描述符，有效地使用弹性性质进行评估，省略了昂贵的声子计算。应用两个描述子（\c{hi}和γ）对二元硫族化合物进行了HT计算，计算了243种半导体材料，筛选出50种有希望的热电材料。对于这些理论上确定的化合物，我们成功地预测了一些以前的实验和理论研究有前途的热电材料。此外，9个p型和14个n型以前未报道的二元硫族化合物也被预测为有前途的热电材料。我们的工作不仅为未来的研究提供了具有完美晶体结构的热电候选材料，而且为HT筛选高性能热电材料提供了可靠的描述符。
2019-12-23 cond-mat.mtrl-sci
High-throughput screening of 2D materials identifies p-type monolayer WS$_2$ as potential ultra-high mobility semiconductor
本研究结合高通量筛选与从头算玻尔兹曼输运方程计算，识别出单层WS$_2$为潜在超高迁移率p型二维半导体，室温空穴迁移率可超1300 cm$^2$/Vs，并强调完整输运计算对预测精度的重要性。
2025-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional ferroelectrics from high throughput computational screening
本研究通过高通量计算从C2DB的252种二维热释电材料中筛选出64种铁电材料，分类统计了极化类型，验证了多数已知材料并预测新材可剥离获得，还发现部分材料存在亚稳态及VAgP₂Se₆的三态极化特性。
2022-09-28 cond-mat.mtrl-sci
High-throughput screening of the thermoelastic properties of ultra-high temperature ceramics
超高温陶瓷（UHTCs）是一组具有高技术兴趣的材料，因为它们在极端环境中使用。然而，它们在高温下的特性是其快速发展的主要障碍。从实验的角度来看，世界上只有少数实验室有资源在极端条件下测试这些材料，从理论的角度来看，实际方法非常昂贵。在这里，一个新的理论高通量框架的材料的热弹性性能的预测。这种方法可以系统地应用于任何种类的晶体材料，大大降低了以前方法的计算成本。在很宽的温度范围内计算了超高温超导体的弹性常数，与实验报道的值吻合得很好。此外，还探索了其他机械性质，例如体积模量、剪切模量或泊松比。具有类似计算成本的其他框架仅用于预测各向同性或平均性质，然而这种新方法以非常低的计算成本为各向异性性质的计算打开了大门。
2020-11-10 cond-mat.mtrl-sci
High-throughput screening of charge-order-induced ferroelectrics
本文提出高通量筛选流程，在 Materials Project 数据库中结合局域对称性、键价和及第一性原理计算，从 147 种电荷序与铁电极化共存材料中识别出 21 种电荷序诱导铁电候选材料，并分析其结构耦合与电子性质。
2025-07-03 cond-mat.mtrl-sci
High-throughput Screening of Ferrimagnetic Semiconductors With Ultrahigh N$\acute{e}$el Temperature
通过高通量密度泛函计算从近44,000结构中筛选出19种铁磁半导体，其中NaFe5O8等候选材料奈尔温度高达1059 K，为室温铁磁自旋电子学提供新途径。
2024-11-07 cond-mat.mtrl-sci
High-Mobility Bismuth-based Transparent P-Type Oxide from High-throughput Material Screening
透明氧化物是许多技术的基本组成部分，从透明电子元件、透明导体到光化学和光电化学器件中的吸收剂和保护层。然而，到目前为止，难以开发具有宽带隙和高空穴迁移率的p型氧化物;当前技术水平的透明p型氧化物具有< 10 cm $^2$ /Vs范围内的空穴迁移率，远低于它们的n型对应物。利用高通量计算筛选指导发现具有宽带隙和高空穴迁移率的新型氧化物，我们报告了满足这些要求的铋基双钙钛矿氧化物的计算识别和实验验证。我们确定的候选化合物$_2$ BiTaO $_6$具有大于4 eV的光学带隙和大于30 cm $^2$ /Vs的霍尔空穴迁移率。具有填充的s轨道的Bi $^{3+}$与氧p强烈重叠，增加了金属-氧共价的程度并有效地降低了价有效质量，而Ta $^{5+}$形成具有低电负性的导带，导致可见光范围之外的高带隙。我们协调一致的理论实验工作指出，数据驱动的材料发现的实用性越来越大，信息学和化学直觉的结合是发现未来技术材料的一种方式。
2014-12-15 cond-mat.mtrl-sci
A Monopole Mining Method for High Throughput Screening Weyl Semimetals
尽管已经引入了拓扑不变量来对绝缘体表面受保护电子态的出现进行分类，但对于节点可能随机出现在体布里渊区（BZ）中的外尔半金属却没有相应的指标。在这里，我们使用一个众所周知的结果，每个外尔点作为一个狄拉克粒子，并产生整数Berry通量搜索的单极子矩形BZ网格，通常采用自洽电子结构计算。该方法类似于计算机科学中的数据挖掘技术，并以已知Weyl半金属中的Weyl点为例进行了验证。它随后被用于高通量筛选数百种化合物和预测十几种新材料托管节点Weyl点和/或线。
2018-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-throughput screening for boride superconductors
本研究利用密度泛函计算和快冻结声子方法高通量筛选硼化物超导体，发现23个稳定候选物，其中三元硼化物Ta(MoB)2的最高超导温度约12K，并证实了硼化物体系结构基元的多样性。
2024-04-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
High-Throughput Computational-Experimental Screening Protocol for the Discovery of Bimetallic Catalysts
在几十年的催化研究中，将d带中心与吸附物结合能相关联的d带中心理论成功地加速了新型催化剂材料的发现。最近的研究表明，在d带中心值之上，充分考虑描述d带高阶矩的d带形状以及sp带性质可以帮助更好地捕获表面反应性。然而，状态密度（DOS）模式本身从来没有被用作一个描述符在结合计算实验研究。在这里，我们提出了完整的DOS模式作为高吞吐量筛选协议的关键描述符，并证明了其有效性。本研究以合成过氧化氢（H2 O2）为示范催化反应，重点寻找可替代原型钯（Pd）催化剂的钯催化剂。通过一系列基于DOS模式相似性（使用第一性原理计算评估）和合成可行性的筛选过程，最终从4，350 Pd合金中提出了9个候选物，然后预期其具有与Pd相当的催化性能。随后的实验测试表明，4种Pd催化剂（Ni_（61）Pt_（39），Au_（51）Pd_（49），Pt_（52）Pd_（48），Pd_（52）Ni_（48））确实表现出与Pd相当的催化性能。此外，我们发现了一种新的Ni-Pt催化剂，这是迄今为止尚未报道的H2 O2直接合成。特别地，Ni 61 Pt 39优于用于化学反应的原型Pd催化剂，并且在成本归一化生产率方面表现出9.5倍的提高。该方案提供了一个新的机会，催化剂发现的替代或减少使用的铂族金属。
2020-09-17 cond-mat.mtrl-sci
Discovery of a Robust Non-Janus Hybrid MoSH Monolayer as a Two-Gap Superconductor via High-Throughput Computational Screening
针对MoSH单层氢原子位置实验确定难及现有研究局限于Janus型的问题，结合高通量筛选与第一性原理计算预测出非Janus杂化1T$^{'}$-MoSH单层，证实其多维度稳定性及双能隙超导性，为量子技术提供候选材料。
2025-04-12 cond-mat.mtrl-sci
PolyRapid: Automated High-Throughput Screening of Polymers Using a Computational Workflow
University of Manchester（曼彻斯特大学）；University of Liverpool（利物浦大学）；STFC Daresbury Laboratory（英国科学与技术设施委员会达尔斯伯里实验室）
提出PolyRapid自动化工作流程，集成自适应退火协议，实现103种均聚物的高通量筛选，95%系统在4个30纳秒退火周期内达到平衡，节省超过2500小时计算时间，并基于模拟数据构建机器学习模型预测聚合物密度和玻璃化转变温度。
2026-07-03 cond-mat.mtrl-sci
High-throughput screening of Heusler alloys for thermoelectrics combining machine-learned densities of states and first-principles transport
Sardar Vallabhbhai National Institute of Technology, Surat（印度苏拉特萨达尔·瓦拉巴伊国立理工学院）；Indian Institute of Technology Madras（印度马德拉斯理工学院）
本研究结合机器学习态密度与第一性原理输运，对DXMag数据库中10万余种Heusler合金进行高通量筛选，确认80种候选热电材料，验证了DOS衍生指标的筛选有效性。
2026-10-15 cond-mat.mtrl-sci
High-Throughput Screening of Transition Metal-Based 2D Multilayer Kagome Materials via the "1 + 3" Design Strategy
本研究提出“1+3”设计策略，结合高通量筛选，从海量候选物中识别出6,379种新型二维多层Kagome材料，其中约三分之二具有良好平带特性，为二维Kagome材料设计提供新范式。
2025-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Prediction of superconductivity in metallic boron-carbon compounds from 0 to 100 GPa by high-throughput screening
该研究在0–100 GPa下以27种阳离子替换LiB3C中的Li，采用区中心电子-声子耦合高通量筛选并经全布里渊区验证，发现CaB3C等候选材料在中等压力下Tc低于31 K。
2023-09-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Methods to Accelerate High-Throughput Screening of Atomic Qubit Candidates in van der Waals Materials
与二维（2D）宽带隙（WBG）半导体中的缺陷相关的类原子自旋发射体的发现为高度可调谐和多功能量子比特提供了新的机会。到目前为止，这种自旋发射体的研究集中在六方氮化硼（hBN）中的缺陷。然而，hBN必然含有高密度的核自旋，这预计会产生强不相干的自旋浴，导致材料中自旋的相干性差。因此，在其他2DWBG材料中识别新的量子位候选者是必要的。考虑到$ab~initio$方法的时间需求，需要新的方法来快速筛选和计算合适的类原子量子比特的识别属性。在这项工作中，我们提出了两种新的方法来快速估计零声子线（ZPL），原子量子比特在WBG材料的关键属性。首先，利用Janak定理计算ZPL。对于有限的占领的变化，我们提供了领先的阶估计的校正ZPL使用Janak的定理，这是更快的标准方法（$Δ$ SCF）。接下来，我们还展示了一种方法来收敛激发态，这是更快的系统与小应变比标准的方法中使用的$Δ$ SCF方法。我们说明这些方法使用的情况下，单负电荷的钙空位在硅$_2$，我们是第一个提出作为量子位的候选人。这项工作有可能有助于加速材料中量子缺陷的高通量搜索，并应用于量子传感和量子计算。
2021-06-11 cond-mat.mtrl-sci
High-throughput computational screening for solid-state Li-ion conductors
我们提出了一个快速锂离子导体的实验结构库的计算筛选，其目标是寻找新的候选材料作为下一代电池中的固态电解质。我们从~1400种独特的含锂材料开始，其中~900种是密度泛函理论水平的绝缘体。对于这些，我们计算的扩散系数在一个高度自动化的方式，使用广泛的分子动力学模拟上的势能面（最近发表的弹球模型）适合的第一性原理的力量。~130个最有希望的候选人进行了研究与充分的第一性原理分子动力学，首先在高温下，然后更广泛的78个最有希望的候选人。第一性原理模拟的候选固态电解质发现的结果进行了详细讨论。
2019-09-02 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Towards Accurate and Scalable High-throughput MOF Adsorption Screening: Merging Classical Force Fields and Universal Machine Learned Interatomic Potentials
本研究提出融合UFF力场与PFP机器学习势的混合高通量筛选策略，用于MOF吸附性能评估，发现考虑框架柔性可显著影响乙烯亲和力，并识别出七种高性能耐湿MOF吸附剂。
2025-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Electrides: High-Throughput Material Screening, Intriguing Properties, and Applications
电子化物是一类独特的富电子材料，其中过量的电子作为阴离子定位在间隙晶格位点中，导致一系列独特的性质和应用。虽然近年来已经发现了数百个磁磁共振，但磁共振受到的关注有限，很少有人对其基础物理和实际应用进行研究。在这项工作中，使用高通量计算筛选方法和最新的材料项目数据库确定了51个磁性颗粒（12个反铁磁性，13个铁磁性和26个反铁磁性）。基于它们的组成，这些磁性氧化物可以被分类为磁性半导体、金属或半金属，由于它们的低功函数和过量电子，每种都具有独特的拓扑状态和优异的N2固定催化性能。磁性纳米粒子的这些新性质在自旋电子学、拓扑电子学、电子发射和高性能催化剂等方面具有潜在的应用前景。这项工作标志着一个新时代的开始，在识别，调查和实际应用的磁性磁铁。
2023-03-16 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
High-throughput computational screening of Heusler compounds with phonon considerations for enhanced material discovery
该研究对27,865种Heusler成分进行高通量计算，结合声子稳定性筛选，识别出631种稳定化合物，并发现47种低磁矩亚铁磁体，为自旋电子学和能量收集提供候选材料。
2025-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Accelerating the discovery of high-performance nonlinear optical materials using active learning and high-throughput screening
本研究利用数据驱动方法，结合OPTIMADE数据库与主动学习策略，迭代改进机器学习模型，构建了约2,200个SHG张量的公开数据集，并引入多保真度校正学习方案提升数据精度，加速了高性能非线性光学材料的自动化筛选。
2025-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Accelerating discovery of infrared nonlinear optical materials with large shift current via high-throughput screening
Soochow University（苏州大学）；AI for Science Institute（人工智能科学研究院）；Research Institute for Intelligent Wearable Systems, The Hong Kong Polytechnic University（香港理工大学智能穿戴系统研究所）；Department of Mechanical Engineering, National University of Singapore（新加坡国立大学机械工程系）；Suzhou Institute for Advanced Research, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学苏州高等研究院）；School of Biomedical Engineering, Division of Life Sciences and Medicine, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学生命科学与医学学院生物医学工程系）
通过高通量筛选发现具有强红外位移电流响应的非线性光学材料，建立高质量第一性原理数据集，推动高性能NLO材料的加速发现。
2026-07-28 cond-mat.mtrl-sci
High-Throughput Screening of 2D Photocatalyst Heterostructures with Suppressed Electron-Hole Recombination for Solar Water Splitting
该研究通过高通量第一性原理筛选482种二维范德华异质结，识别出满足宽pH水分解条件的II型光催化剂，并揭示层间电场促进电荷分离、抑制复合。
2025-08-24 cond-mat.mtrl-sci
High-Throughput-Screening Workflow for Predicting Volume Changes by Ion Intercalation in Battery Materials
Fraunhofer IWM（弗劳恩霍夫工业制造研究和应用技术研究所）；Freiburg Materials Research Center (FMF), Albert-Ludwigs-University of Freiburg（弗赖堡材料研究中心，阿尔伯特·路德维希大学）
本文提出一种工作流程，通过原子级特征和机器学习模型预测离子插入引起的体积变化，用于筛选低体积变化的电池材料。
2026-03-14 cond-mat.mtrl-sci
High-throughput thermodynamic screening of oxide-scale adhesion across the CoCrFeMnNiAl high-entropy alloys
University of Manitoba（曼尼托巴大学）
本研究利用宏观原子模型结合McLean和Guttmann模型，高通量筛选CoCrFeMnNiAl高熵合金中五种反应性元素对氧化皮附着力的影响，发现氧化物依赖的排序反转，并确定Co16Cr16Fe16Ni16Al35为最佳抗硫成分。
2026-09-11 cond-mat.mtrl-sci
High throughput computational screening for 2D ferromagnetic materials: the critical role of anisotropy and local correlations
近年来，二维磁性材料中铁磁有序的观察引起了人们对二维磁性的极大兴趣。与体材料相比，2D材料只有在存在磁各向异性的情况下才能表现出磁有序。在目前的工作中，我们已经使用的计算二维材料数据库（C2DB），以寻找新的铁磁二维材料使用自旋波间隙作为一个简单的描述符，占磁各向异性的作用。除了已知的化合物，我们发现12种新型绝缘材料，在有限的温度下表现出磁序。对于这些，我们评估的临界温度从经典的蒙特卡罗模拟的海森堡模型与交换和各向异性参数从第一原理。从150个稳定的铁磁2D材料开始，我们找到了五个候选者，预测其临界温度超过CrI3。在DFT+U的框架下研究了Hubbard修正的影响，发现U的值对磁性的预测有着至关重要的影响。我们的工作提供了新的见解二维磁性，并确定了一套新的有前途的单分子膜的实验研究。
2020-02-17 cond-mat.mtrl-sci
Rapid screening of high-throughput ground state predictions
高通计算热力学方法正在成为一个越来越流行的工具，发现新的化合物。然而，传统的方法往往局限于在绝对零度的化学计量相的稳定性预测。因此，这种方法具有识别过量的可能相的风险，这些相不能在实际相关的温度下存活。我们演示了如何Calphad形式主义，通知简单的第一性原理输入可以简单地用来克服这个问题，在一个低的计算成本，并提供定量有用的相图预测在所有温度下。我们通过重新评估先前的化合物形成预测来说明该方法，并将这些发现与长期存在的实验证据相一致。
2022-04-19 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Towards understanding of magnetization reversal in Nd$-$Fe$-$B nanocomposites: Analysis by high-throughput micromagnetic simulations
我们演示了如何微磁模拟可以用来表征和分析纳米复合材料的磁性微结构。以纳米晶Nd $-$ Fe $-$ B为例，这是一种未来永磁应用的潜在材料，我们比较了这类材料的微磁学分析的三种不同模型：（i）根据Stoner-Wohlfarth颗粒有和没有磁偶极相互作用的纳米复合微结构的描述;（ii）基于纳米颗粒的核-壳表示的模型;（iii）后一种模型包括超顺磁性团簇的贡献。相关的参数空间进行了系统的扫描，目的是建立微磁方法可以最充分地描述这种材料的实验数据。根据我们的研究结果，只有最后，最复杂的模型是能够提供一个很好的协议与测得的磁滞回线。所提出的方法是普遍适用于多相磁性纳米复合材料，它highlighths的微观结构，磁相互作用和宏观磁性能之间的复杂的相互关系。
2017-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Validation of Semi-Empirical xTB Methods for High-Throughput Screening of TADF Emitters: A 747-Molecule Benchmark Study
University of Yaounde I（雅温得大学）
本文验证了半经验xTB方法在高通量筛选TADF发射体中的有效性，通过747分子基准研究，展示了其在计算效率和预测准确性方面的优势，并揭示了D-A-D架构和最佳扭转角度范围对TADF性能的关键作用。
2025-11-02 cond-mat.mtrl-sci
High-throughput screening of Weyl semimetals
提出一种基于无自旋-轨道耦合能带结构的廉价判据，对5455种无机材料高通量筛选，识别出3种此前未被发现的外尔半金属。
2023-08-04 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
