HT-Descriptors——高通量描述符计算工具

High Throughput Flowchart Calculations

Descriptors constructed from basic materials properties are like keys opening very heavy doors.

许多重要的材料属性很难直接计算，例如催化活性、应力腐蚀开裂和润滑等。描述符提供了将这些现象与可以直接从结构分析中获得或可以轻松计算的性质联系起来的途径，例如化合物中的结合能、电子的态密度、弹性模量和流体的粘度。这种方法的一个关键部分是能够将一系列基本描述符，例如层的存在、通道的宽度、阳离子的配位几何或电负性差异（“离子性”），与计算性质相结合，例如体模量、空位形成能和德拜温度。MedeA HT-Descriptors以复杂却方便的方式促进了此类描述符的定义和利用。

MedeA HT-Descriptors可以定义、计算、利用和组织材料描述符。MedeA HT-Descriptors使用结构列表将描述符与每个结构相关联。例如，HT-Descriptors可以识别和表征结构数据库中的层状化合物，计算所选原子类型的配位几何，并且提供将这些实验特性与使用数学表达式计算的数据相结合的工具，从而生成复杂的材料描述符。表达式中可引入使用MedeA的重要计算引擎VASP和LAMMPS或性质预测模块计算的流程图，为用户提供极大的灵活性。这些表达式存储在目录中，可以通过HT-Descriptors接口进行管理，随时可以在新的结构数据集上重复使用。

Role of MedeA HT-Descriptors as link between MedeA HT-Launchpad and the exploitation of correlations.

举例：目标为寻找含有硫、且可能具有较大带隙的层状化合物，为此定义了两个描述符，即识别含硫层状化合物的拓扑描述符和与化合物离子性相关的第二个描述符。后者表示为每种化合物中所有原子的最高和最低电负性之间的差异。使用MedeA HT-Descriptors模块的接口，描述符被定义并存储在目录中。接下来，使用MedeA InfoMaticA将描述符应用于ICSD和Pearson数据库的搜索，获得了540种独特的含硫分层化合物，如硫化钼。查询结果存储在结构列表中，以供进一步分析，如电负性差异的计算，计算结束后将结果降序排序。如下图中，离子度最高的体系是连二亚硫酸钠。

功能特点：

• 有效且实用地解决无法直接计算的材料性质问题

• 从包含数十万种化合物的实验晶体结构数据库中获取描述符的强大工具

• 利用MedeA HT-Launchpad的功能生成系统和连贯的基本材料属性数据集

• 能够将整个结构数据库（ICSD、Pearson、COD）中预先计算的通用描述符与计算数据相结合

• 用于分类和管理用于计算描述符的流程的基础架构

使用范围：

MedeA HT-Descriptors包括以下基本描述符，可用借助标准数学运算符构建新描述符：

• 拓扑描述符：笼子、通道、层，包括它们的尺寸，例如最小通道直径

• 原子的配位，包括配位数、配位类型，例如八面体、四面体、方形平面；偏离理想状态的几何形状；最近邻配位壳中的原子类型，到最近邻的距离，距离分散；对配位类型的置信度（由第一和第二最近邻壳之间的分离情况定义）

• 选择共价半径和离子半径以确定拓扑性质和配位几何

• 原子性质，包括原子序数、原子质量、电负性和化合价

• 使用计算得到的性质作为定义描述符的参数

• 递归定义：一个新的描述符可以包含其他描述符作为参数

• 用于创建和管理应用于新结构列表的描述符目录的工具

总之，MedeA HT-Descriptors是一种独特且极其强大的工具，通过将实验结构数据与从MedeA Environment中可用的大量方法获得的计算性质相结合，解决复杂材料问题。

所需模块：

• MedeA Environment

• MedeA HT-Launchpad