Skoltech的研究人員為在所有可能的化學(xué)元素組合中尋找具有所需特性的材料提供了新的解決方案。這些組合實際上是無窮無盡的，每個組合都有無限可能的晶體結(jié)構(gòu)。在實驗或計算機模擬中測試它們并做出*佳選擇（例如，*堅硬的化合物）是不可行的。Skoltech的教授Artem R. Oganov和他的博士生Zahed Allahyari開發(fā)的計算方法解決了這一理論材料科學(xué)的關(guān)鍵問題。Oganov和Allahyari在MendS代碼中表達了他們的方法（Mendelevian Search），并在超硬和磁性材料上進行了測試。

“ 2006年，我們開發(fā)了一種算法，可以預(yù)測給定化學(xué)元素固定組合的晶體結(jié)構(gòu)。然后，我們通過教它無需特定組合就可以工作來提高其預(yù)測能力。因此，一次計算即可為您提供給定元素及其各自晶體結(jié)構(gòu)的所有穩(wěn)定化合物。新方法解決了一個更加艱巨的任務(wù)：在這里，我們既不選擇*的化合物，也不選擇特定的化學(xué)元素；相反，我們在考慮所有可能的晶體結(jié)構(gòu)的情況下搜索所有化學(xué)元素的所有可能組合，并找到具有所需的特性（例如，*高的硬度或*高的磁化強度）”，Skoltech和MIPT的教授——Artem Oganov說道。

研究人員首先發(fā)現(xiàn)，可以建立一個抽象的化學(xué)空間，以便在該空間中彼此靠近的化合物具有相似的特性。因此，所有具有特殊屬性的材料（例如，超硬材料）都將聚集在某些區(qū)域，并且進化算法對于找到*佳材料特別有效。Mendelevian搜索算法通過雙重進化搜索進行：對于化學(xué)空間中的每個點，它尋找*佳的晶體結(jié)構(gòu)，同時這些發(fā)現(xiàn)的化合物彼此競爭，進行配位并突變，從而自然選擇出*佳的一個。

為了測試這種新方法的功效，科學(xué)家們給計算機賦予了一項任務(wù)，即尋找*堅硬材料的成分和結(jié)構(gòu)。*終，他們的算法返回到了金剛石，這使得追求比金剛石更硬的材料成為死胡同。此外，該算法還預(yù)測了幾十個硬相和超硬相材料，包括大多數(shù)已知材料和幾種全新材料。

這種方法可以加快尋找超硬材料的速度，并帶來新的技術(shù)突破。擁有了這些材料的科學(xué)家可以創(chuàng)造出全新的技術(shù)，或者提高舊技術(shù)的效率和可用性。

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