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相对少量的元素可以形成数十万种可能的金属合金组合。因此,寻找具有理想特性(例如耐锈或导热性)的新金属混合物可能是一项艰巨的任务。现在,一个丹麦物理学家团队开发了一种新的寻宝方法,将搜索从实验室转移到桌面。发表在最新一期《物理评论快报》上的一份报告描述了一种计算机算法,该算法借鉴了进化理论,以测试哪些化合物在抵抗高温和腐蚀方面最有希望。
吉斯利·J·哈内松(Gisli J¿hannesson)及其在丹麦技术大学的同事使用遗传算法,对192,016种潜在的合金进行了网络筛选,每种合金包含多达四种不同的金属(从32种可能的选择中选出)。研究人员从所谓的具有各种成分的“活体”合金群开始。然后,该程序以两种方式之一创建了新的合金群:在两个母体合金之间进行繁殖,其中元素被互换以形成子合金;以及突变,用随机选择的替代物替换合金中的一个元素。然后,该程序根据密度泛函理论(DFT)选择最稳定的合金,该理论模拟电子之间的相互作用以预测材料的性能。通过操纵候选金属,该团队可以考虑实际因素,例如特定元素的价格。
研究人员通过他们的进化计算机程序运行了许多初始种群,并在他们的幸存者中发现了一些已知最好的超合金。他们的名单还包含几种尚未得到充分研究或根本未被考虑作为超合金候选物的合金。作者的结论是,“纯粹的计算方法因此可能能够缩小开发新材料所需的实验数量。”