【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近期，中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所的研究團(tuán)隊(duì)在利用機(jī)器學(xué)習(xí)輔助新型非線性光學(xué)材料設(shè)計(jì)方面取得了重要進(jìn)展，提出了一種通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)方法探索未知化學(xué)空間的新策略，實(shí)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(jī)器學(xué)習(xí)方面的定量預(yù)測(cè)，為新型光學(xué)材料的設(shè)計(jì)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(cè)框架，高效實(shí)驗(yàn)探索新型非線性光學(xué)材料一直是一項(xiàng)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(jì)與預(yù)測(cè)方法，將機(jī)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(guò)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(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)模型，用于預(yù)測(cè)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(jìn)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(cè)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(shí)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(cè)流程成功識(shí)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(shí)驗(yàn)中成功合成并完成表征(CsIn5Se8,d24>1×AgGaS2)，驗(yàn)證了該理論設(shè)計(jì)方法的有效性。本研究克服了通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)模型定量預(yù)測(cè)二次諧波系數(shù)的難題，為加速探索和合成具有強(qiáng)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(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院、新疆維吾爾自治區(qū)項(xiàng)目的資助。