从原子尺度理解化合物结构物性间的构效关系是物质科学领域的基本问题，厘清物质微观局域结构的统计特征，有助于科学家更好地阐释物理、材料、化学等学科中的科学问题。当今，广泛使用的物质科学基本数据多源自20世纪中后期，数值较为陈旧。例如，物质科学领域广泛使用近半个世纪的离子半径数值源自20世纪60年代的统计数据，随着材料科学数据的积累，海量数据将带给物质科学领域新数值与新认知。 近日，中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家研究中心表面物理国家重点实验室研究员孟胜、特聘研究员刘淼，与美国劳伦斯伯克利国家实验室教授KristinA。Persson合作，系统地分析了3万余个过渡金属氧化物的晶体信息，提炼出过渡族金属离子的配位结构、价态、离子键长、原子磁矩、JahnTeller效应导致的局部形变、结构稳定性等物理量的详细信息，取代广泛使用近半个世纪、仅用离子半径一个参数表征材料的传统做法。 本工作表明每种过渡族金属离子均具有各自的形状尺寸和原子磁矩，从而勾画出固体中每种过渡金属离子的个性画像；通过人工智能方法，进一步获取过渡金属离子的结构相似性模板，可用于指导新材料设计和稳定性快速评估。 依据上述离子的结构相似性知识，该团队借助离子替换扩展了人类已知的化合物空间，生成了6万余个人类未知的新结构，通过对这些结构进行高通量计算，找到5千个稳定的新化合物（Ehull20meVatom），这些新材料易被试验合成，有效地扩展了材料科学的化合物版图。该研究为探索更广阔的无机材料相空间提出了新思路，所有化合物信息均可在Atomly材料数据库（https：atomly。net）查询。 相关研究成果以PersonaofTransitionMetalIonsinSolids：AStatisticalLearningonLocalStructuresofTransitionMetalOxides为题，发表在AdvancedScience上。研究工作得到国家重点研发计划和中科院等的支持。 图1。过渡金属离子在局域环境中的配位偏好（离子的形状） 图2。3dTMO键长与价态、热力学稳定性的关系 图3。3d过渡金属离子的原子磁矩与价态和JahnTeller效应间的统计结果 图4。过渡金属离子的局域结构相似性。深色代表高相似性
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