报告题目：基于群体智能的CALYPSO材料设计方法和应用
报告人：马琰铭 教授 ，吉林大学物理教授
报告时间：2016年10月20日下午15:00pm
报告地点：田家炳楼南203
邀请人：王金兰
摘要：
材料的原子堆积方式，即原子结构，是深入理解材料物理和化学性质的重要信息。发展仅依据化学组分的材料结构搜索方法是物理，化学，和材料学领域的长期期盼，但却是一个长期难题。根本原因在于材料势能面的高度复杂性，例如，对一个单胞内含有10个原子的材料体系，其势能面所对应的结构数目可以达到1011个，而且随着单胞内原子数目的增加，可能的结构数目成级数增加。材料结构搜索的目的是发展高效的势能面全局优化方法，仅通过搜索少量结构就能够发现全局能量最为稳定的实验结构，研究极具挑战性。
基于对称性的分类检索思想，结合基于粒子群多目标优化算法的群体智能理论，引入结构表征的成键特征矩阵等结构处理技术，我们提出并发展了卡里普索（CALYPSO）材料结构搜索方法[1-2]，在此基础上编制了自主知识产权的CALYPSO结构搜索软件（见网址：http://www.calypso.cn），只需要输入材料的化学组分和外界条件（如压强），就可以设计三维晶体[1-3]、二维层状材料[4]及其表面的原子吸附[5]、二维表面重构[6]和纳米团簇[7]的基态结构，并可以根据功能导向开展功能材料（如超硬和光学材料等）的逆向结构设计[8]。
CALYPSO方法和软件被50个国家和地区1400余位研究人员采用，在Nat. Chem，Nat. Commun., PRL, PNAS, JACS等刊物发表了310余篇SCI文章。本次报告介绍CALYPSO结构搜索方法的基本原理及应用。应用重点介绍CALYPSO近期在发现超高压下硫化氢200K高温超导体中起到的计算引领作用[9-10]，以及在高压极端条件下Au元素化学价态改性方面的研究[11]。
参考文献
[1] Wang et al., Phys. Rev. B 82, 094116 (2010)
[2] Wang et al., Compt. Phys. Commun. 183, 2063 (2012)
[3] Zhu et al., Nature Chem. 6, 644 (2014)
[4] Wang et al., J. Chem. Phys. 137, 224108 (2012)
[5] Gao et al., J. Phys. Chem. C 119, 20111 (2015)
[6] Lu et al., Nature Commun. 5, 3666 (2014)
[7] Lv et al., J. Chem. Phys. 137, 084104 (2012)
[8] Zhang et al., J. Chem. Phys. 138, 114101 (2013)
[9]Li et al., J. Chem. Phys. 140, 174712 (2014)
[10]Zhong et al., Phys. Rev. Lett. 116, 057002 (2016)
[11] Yang et al., J. Am. Chem. Soc. 138, 4046 (2016)
马琰铭简介：
吉林大学唐敖庆特聘教授，博士生导师，教育部“长江学者”特聘教授，“万人计划”领军人才，获国家杰出青年基金，中国青年科技奖，国务院政府特殊津贴。从事高压极端条件下材料的结构设计与物性模拟研究。发现金属钠在高压下转变为透明绝缘体，实现了高压下金属―绝缘体相变这一长期科学夙愿，研究工作被国际同行作为高压下新现象的范例引用，研究成果入选 2009 年中国基础研究十大新闻；提出并发展了基于群体智能的CALYPSO材料结构搜索方法和软件，被50个国家和地区的1400余位同行采用，推动了材料结构搜索和设计领域的发展；原创提出硫化氢在超高压下转变为高温超导体，得到实验证实，引领了后续200K硫化氢高温超导体的实验发现。在美国物理和化学学会的三月会议、美国Gordon Research Conference、国际高压会议、欧洲和亚洲高压会议等国际学术会议做邀请报告30余次，在Nature、Nature子刊、PRL、PNAS等期刊发表了200余篇论文，以第一完成人获2015年国家自然科学二等奖和2010年教育部高等学校自然科学一等奖。