【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近期，中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所的研究團隊在利用機器學(xué)習(xí)輔助新型非線性光學(xué)材料設(shè)計方面取得了重要進展，提出了一種通過機器學(xué)習(xí)方法探索未知化學(xué)空間的新策略，實現(xiàn)了從紅外到紫外再到深紫外非線性光學(xué)多元復(fù)雜體系的倍頻系數(shù)在機器學(xué)習(xí)方面的定量預(yù)測，為新型光學(xué)材料的設(shè)計提供了后續(xù)的理論指導(dǎo)工具。
由于未知化學(xué)空間的廣闊性以及缺乏有效的理論預(yù)測框架，高效實驗探索新型非線性光學(xué)材料一直是一項極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。新疆理化技術(shù)研究所晶體材料研究中心提出了一種創(chuàng)新的理論設(shè)計與預(yù)測方法，將機器學(xué)習(xí)技術(shù)與晶體結(jié)構(gòu)生成方法相結(jié)合，通過描述符信息指導(dǎo)新型非線性光學(xué)材料的合成。該研究訓(xùn)練了一個機器學(xué)習(xí)模型，用于預(yù)測材料的最大非線性光學(xué)系數(shù)。該模型融合化學(xué)組分和結(jié)構(gòu)描述符，能夠系統(tǒng)分析結(jié)構(gòu)與性能之間的構(gòu)效關(guān)系。為進一步提升發(fā)現(xiàn)新型非線性光學(xué)材料的效率，研究引入了快速晶體結(jié)構(gòu)生成技術(shù)，建立起探索未知化學(xué)空間的高效預(yù)測流程(圖1)。基于這一理論流程，僅需輸入晶體結(jié)構(gòu)文件，即可在較短時間內(nèi)獲得目標(biāo)化學(xué)結(jié)構(gòu)的倍頻系數(shù)。以紅外非線性光學(xué)材料為應(yīng)用案例，該預(yù)測流程成功識別出七種具備理想倍頻響應(yīng)的紅外化合物，其中一種已在實驗中成功合成并完成表征(CsIn5Se8,d24>1×AgGaS2)，驗證了該理論設(shè)計方法的有效性。本研究克服了通過機器學(xué)習(xí)模型定量預(yù)測二次諧波系數(shù)的難題，為加速探索和合成具有強二次諧波響應(yīng)的非線性光學(xué)新材料提供了高效的理論指導(dǎo)。
圖1.發(fā)現(xiàn)具有期望的二次諧波產(chǎn)生響應(yīng)的NLO材料
相關(guān)研究成果以Research Article的形式發(fā)表在期刊《Small》(Small, 2025, 2500540)上，新疆理化技術(shù)研究所為唯一通訊單位，晶體材料研究中心潘世烈和楊志華研究員為通訊作者，博士研究生安然，王宏善和研究員謝聰偉為論文第一作者。該研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院、新疆維吾爾自治區(qū)項目的資助。
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