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相對少量的元素可以形成數十萬種可能的金屬合金組合。因此,尋找具有理想特性(例如耐鏽或導熱性)的新金屬混合物可能是一項艱鉅的任務。現在,一個丹麥物理學家團隊開發了一種新的尋寶方法,將搜尋從實驗室轉移到桌面。發表在最新一期《物理評論快報》上的一份報告描述了一種計算機演算法,該演算法借鑑了進化理論,以測試哪些化合物在抵抗高溫和腐蝕方面最有希望。
吉斯利·J·哈內松(Gisli J¿hannesson)及其在丹麥技術大學的同事使用遺傳演算法,對192,016種潛在的合金進行了網路篩選,每種合金包含多達四種不同的金屬(從32種可能的選擇中選出)。研究人員從所謂的具有各種成分的“活體”合金群開始。然後,該程式以兩種方式之一建立了新的合金群:在兩個母體合金之間進行繁殖,其中元素被互換以形成子合金;以及突變,用隨機選擇的替代物替換合金中的一個元素。然後,該程式根據密度泛函理論(DFT)選擇最穩定的合金,該理論類比電子之間的相互作用以預測材料的效能。透過操縱候選金屬,該團隊可以考慮實際因素,例如特定元素的價格。
研究人員透過他們的進化計算機程式運行了許多初始種群,並在他們的倖存者中發現了一些已知最好的超合金。他們的名單還包含幾種尚未得到充分研究或根本未被考慮作為超合金候選物的合金。作者的結論是,“純粹的計算方法因此可能能夠縮小開發新材料所需的實驗數量。”