8月21日消息,伦敦大学学院(UCL)的Yuxuan Tang与Keith T. Butler于8月20日在arXiv发布预印本,提出一种与能量计算解耦的异质界面原子建模工作流。异质界面支撑从微电子到能量转换与存储的众多技术,但其构型空间极其复杂——两种材料以不同相对平移(配准)堆叠可产生海量候选界面,穷举第一性原理筛选并不可行;而数据驱动方法又受限于稀疏的界面数据集。

研究者的方案分三步:将共格界面表示为属性图;用融合Gromov-Wasserstein(FGW)距离量化界面与其母体块体环境的结构相似度,把"类体连续性"这一定性概念转化为定量预筛指标;再将FGW距离与贝叶斯优化耦合,在面内配准空间中高效寻优。团队在KI/NaCl(离子键)、GaP/GaAs(共价键)与GaN/Al2O3(混合键合)三类代表性界面体系上进行了评估,并用机器学习势MACE与密度泛函理论(DFT)分层验证。

结果显示:FGW距离能正确捕捉配准依赖的周期性,而界面在结构极值与能量极值之间存在偏离,反映出额外的化学特定贡献;总体上FGW距离与弛豫能量呈正相关。在有限筛选预算下,FGW引导的配准选择稳定优于随机搜索,且跨界面体系的稳健性高于用预训练MACE能量引导的选择。该工作流为异质界面这类"构型组合爆炸"体系提供了物理可解释的预筛工具,可直接嵌入现有材料发现流程,输出供DFT精算的候选结构。 (来源:arXiv)