j9国际集团资料基因组工程钻研院杨炯教授团队和南方科技大学张文清教授团队突破传统资料设计思路（从元素和结构的角度设计新资料），提出了资料设计的新范式——基于职能基元的资料设计步骤(从职能基元的角度设计新资料)，并成功地将此步骤利用于新型热电资料的按需设计。近日，有关钻研成就以“Functional-Unit-Based Material Design: Ultralow Thermal Conductivity in Thermoelectrics with Linear Triatomic Resonant Bonds”为题颁发在化学领域国际顶级期刊美国化学会志JACS (《Journal of the American Chemical Society》)上，并应邀为内封面论文(Supplementary Cover)。
自资料基因组(MGI)打算启动以来,高通量推算已成为发现新资料的沉要步骤。传统的高通量步骤是通过对元素和晶体结构的筛选来获得特定职能性质的新资料，存在肯定盲目性和低效性。事实上，资料的职能性质除了与原子的特定周期性分列有关，还与某些结构单元(基元)缜密有关。像在生物系统中一样，特定的基元(生物学中的基因，DNA)与特定的性质或行为有关；类似地，在新药研发中，基于片段的药物设计步骤大大地缩短了药物开发周期。但是，在目前的钻研中，基于职能基元的资料设计尚未被明确提出，也没有得到很好的发展。
基于职能基元的资料设计是利用与所需个性有关的部门优势结构(即本文中的“职能基元”)来鉴别指标化合物的步骤，能够达到凭据需要去自动设计和筛选新资料的主张。此步骤发现新资料的过程是首先鉴别有效的职能基元，而后在蕴含这些基元的化合物空间内搜索高机能资料。钻研人员以设计高机能热电资料为案例，具体论述了职能基元在资料设计中的效用。在鉴别优势职能基元的过程中，钻研人员发现线性三原子共振键(LTRB)在结构和电子上都提供了强的各向异性，以及拥有强的非谐声子散射。因而，LTRB作为一个热电职能基元被引入。随后，钻研人员从j9国际集团资料基因组工程钻研院自研的MatHub-3d (杨炯教授团队开发的拥有热电特色的资料数据库平台并免费盛开，http://www.mathub3d.net/)中鉴别出17个含有LTRB基元的半导体高机能热电候选化合物。具体的输运推算批注，含LTRB的化合物的晶格热导率不仅远低于其他拥有类似均匀原子质量的化合物，并且LTRB由于贡献价带左近的能态密度使得候选物价带边阐发出显著的能带各向异性。此表，钻研人员以拥有最低晶格热导率的候选化合物K5CuSb2（300 K时为0.39 W/m·K）为例具体分析了基元[Sb-Cu-Sb]5-的共振电子结构，成立了LTRB基元与热电机能之间的关联性（热电优值ZT在800 K时为1.3）。本工作展示了拥有LTRB基元的化合物阐发出优异的热电机能，讲了然基于职能基元的资料设政战术在发现新资料上的远景，同时也为其他职能资料的开发提供了新思路。
j9国际集团为本论文的第一署名单元，资料基因组工程钻研院博士生计嘉琳为论文第一作者，杨炯教授和张文清教授为论文共同通讯作者。该论文的参加者还蕴含j9国际集团资料基因组工程钻研院奚晋扬副钻研员，南方科技大学张玉波钻研副教授等。该论文得到了密苏里大学David J. Singh教授的大力支持。此表，该论文也得到了之江尝试室科研攻关项目，国度天然科学基金沉点以及面上项目和111引智等项主张赞助。
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c08062
