美开发可预测材料超导特性的模拟算法
2014年11月05日 来源：科技日报
研究铁基超导体的科学家，正在将前所未有的电子结构算法与高效运转的美国橡树岭国家实验室能源部泰坦超级计算机结合起来，用来预测旋转动力学，可模拟检测未经实验的新材料的超导特性。
据物理学家组织网11月4日（北京时间）报道，在最新一期发表的《自然·物理》上，来自美国罗格斯大学的三个研究人员，空前详细地计算出电力旋转结构影响因子，即在不同倍数给定距离下，测量包括几种高温超导体在内的15种铁基材料的电子旋转如何彼此进行校准。
超导材料能在高温下导电，只有微乎其微的甚至没有电阻，与现在的商用导体不同的是，它不需要用昂贵的冷却就能展现出超导性能。
既有研究表明，旋转动力学能创造超导所需状态，而模型计算可以让研究人员更好地了解，在温度变化等不同条件下旋转动力学和其他材料的特性，这比单一条件下的具体实验更具丰富性。此外，这种计算方法允许多种材料同步模拟，超导新材料或改良材料的开发速度将显著提升。
报道称，泰坦系统的计算能力达到27千兆次浮点运算，使得研究小组可比较和对照15种材料的旋转动力学状态，进而模拟并确认那些能说明问题的超导特性——经过仿真模拟，研究人员在一种锂铁砷复合物中发现新超导状态，这与实验结果相吻合。
“用计算替代实验是设计新材料的重要一步。”研究人员说，今后，他们计划在其他超导、非超导甚至难以付诸实验的材料领域（如放射材料）中，进行旋转动力学模拟计算。
总编辑圈点
超导体材料的研究在能源，交通，国防等方面都具备巨大的经济利益和战略意义，科学家也孜孜不倦地寻找着高温超导体，以便摆脱昂贵的冷却设备就能获得超导特性。罗格斯大学的这项新算法，能让计算机来对材料的旋转动力学状态进行模拟，让超导体材料的研究从实验设计迈入了计算模拟的阶段，大大提高超导新材料或改良材料的开发速度。我们有理由相信，借助计算模拟的新技术，高温超导体材料在不久的将来，将步入国计民生、造福人类。
