The ability to readily design novel materials with chosen functional properties on-demand represents a next frontier in materials discovery. However, thoroughly and efficiently sampling the entire design space in a computationally tractable manner remains a highly challenging task. To tackle this problem, we propose an inverse design framework (MatDesINNe) utilizing invertible neural networks which can map both forward and reverse processes between the design space and target property. This approach can be used to generate materials candidates for a designated property, thereby satisfying the highly sought-after goal of inverse design. We then apply this framework to the task of band gap engineering in two-dimensional materials, starting with MoS2. Within the design space encompassing six degrees of freedom in applied tensile, compressive and shear strain plus an external electric field, we show the framework can generate novel, high fidelity, and diverse candidates with near-chemical accuracy. We extend this generative capability further to provide insights regarding metal-insulator transition, important for memristive neuromorphic applications among others, in MoS2 which is not otherwise possible with brute force screening. This approach is general and can be directly extended to other materials and their corresponding design spaces and target properties.


翻译:随时根据需要设计具有选定功能特性的新材料的能力代表了材料发现方面的下一个前沿。然而,以可计算的方式彻底和高效地对整个设计空间进行取样仍然是一项极具挑战性的任务。为了解决这一问题,我们提议了一个反向设计框架(MatDesINNE),利用可垂直的神经网络,可以绘制设计空间与目标属性之间的前向和反向过程图。这个方法可用于为指定属性生成材料候选物,从而满足高度追求的反向设计目标。然后,我们将这个框架应用于二维材料的带宽工程任务,从MOS2开始,在应用的抗拉、压缩和剪切削强度以及外部电场的六度自由设计空间内,我们展示这个框架能够产生新型的、高度忠诚的和具有近化学精确度的不同候选物。我们进一步扩展这一基因化能力,以提供关于金属-内向转变的洞察力,对于中间的神经形态变化应用非常重要,在MOS2中,否则不可能进行布鲁特筛选。这个方法是一般性的,可以直接扩展到其他材料和相应的空间和设计特性。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
66+阅读 · 2021年7月18日
专知会员服务
26+阅读 · 2021年4月2日
专知会员服务
53+阅读 · 2020年9月7日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
条件GAN重大改进!cGANs with Projection Discriminator
CreateAMind
8+阅读 · 2018年2月7日
计算机视觉近一年进展综述
机器学习研究会
9+阅读 · 2017年11月25日
gan生成图像at 1024² 的 代码 论文
CreateAMind
4+阅读 · 2017年10月31日
【计算机类】期刊专刊/国际会议截稿信息6条
Call4Papers
3+阅读 · 2017年10月13日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Arxiv
3+阅读 · 2017年10月1日
VIP会员
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
条件GAN重大改进!cGANs with Projection Discriminator
CreateAMind
8+阅读 · 2018年2月7日
计算机视觉近一年进展综述
机器学习研究会
9+阅读 · 2017年11月25日
gan生成图像at 1024² 的 代码 论文
CreateAMind
4+阅读 · 2017年10月31日
【计算机类】期刊专刊/国际会议截稿信息6条
Call4Papers
3+阅读 · 2017年10月13日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员