使用材料信息学发现新的超导材料

NIMS-Ehime大学联合研究小组成功地利用材料信息学(MI)方法(基于数据科学的材料搜索技术)发现了在高压下表现出超导性的新材料。该研究通过实验证明，MI能够有效地探索新的超导材料。MI方法可适用于各种功能材料的开发，包括超导体。

在没有电阻的情况下能够在没有能量损失的情况下实现长距离电力传输的超导材料被认为是解决环境和能源问题的关键技术。研究人员寻找新的超导材料或其他材料的传统方法是依靠已公布的材料特性信息，如晶体结构和价数，以及他们自己的经验和直觉。然而，这种方法耗时，昂贵且非常困难，因为它需要广泛和详尽地合成相关材料。因此，对开发新方法的需求很高，这使得能够更有效地探索具有所需性质的新材料。

这个联合研究小组利用了AtomWork数据库，该数据库包含超过100,000条无机晶体结构数据。该团队首先选择了约1,500个候选材料组，其电子状态可通过计算确定。然后，该团队通过实际执行电子状态计算，将该列表缩小为27种具有理想超导特性的材料。从这27种材料中，最终选择了两种材料?SnBi2Se4和PbBi2Te4?，因为它们相对容易合成。

该团队合成了这两种材料并确认它们在高压下使用电阻率测量装置表现出超导性。该团队还发现，这些材料的超导转变温度随着压力的增加而增加。这种基于数据科学的方法与传统方法完全不同，能够识别和有效和精确地开发超导材料。

实验表明，这些新发现的材料除了具有超导性外，还具有极好的热电性能。我们开发的方法可适用于各种功能材料的开发，包括超导体。在未来的研究中，我们希望通过在我们的研究中包括更广泛的材料并提高与所需特性相关的参数的准确性来发现创新的功能材料，例如室温超导材料。