科学中国出版社
范例从微观结构和材料特性的主要方面开始
在此基础上，可以提取支配材料性能的功能基序，研究它们之间的定量关系，其结果可以进一步发展为“功能基序理论”
后者可以作为创造新材料的指导方针和预测材料物理化学性质的工具
鸣谢:科学中国出版社 材料研究中传统的试错法已经不能满足日益增长的对各种高性能材料的需求，因此发展一种新的有效的材料科学范式迫在眉睫
博士领导的一项研究
肖教授
郭(中国科学院福建物质结构研究所)提出了一种基于“功能基序”概念的新的材料研究范式
功能基序被定义为关键的微结构单元(例如
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组成成分和构建块)，其在产生某些材料功能中起决定性作用
这些单元不能用其它结构单元代替而不损失或明显抑制相关功能
功能主题范式从微观结构和材料属性的主要方面入手
在这种理解的基础上，可以提取控制材料性能的功能基序，并可以研究它们之间的定量关系，其结果可以进一步发展为“功能基序理论”
“后者应该可以作为创造新材料的指南和预测材料物理化学性质的工具
材料的性能取决于它们的功能主题以及它们在材料中的排列方式，后者决定了定量的结构-性能关系
揭示功能基序及其排列对于理解材料的性质是至关重要的，并且功能基序的探索使得具有期望性质的新材料的合理设计成为可能
根据结构特征的长度尺度，物质结构可分为宏观、介观和微观结构
材料的微观结构可以分为六种类型:(1)具有长程有序原子的晶体结构，(2)在晶体材料中具有长程有序自旋矩的磁性结构，(3)具有来自晶体材料的长程有序原子调制的非周期性结构，(4)在晶体材料中具有长程随机或非随机原子缺陷分布的缺陷结构，(5)在几个配位壳层范围内代表原子的局部配位环境的局部结构，以及(6)代表真实空间(或位置空间)中的电子密度分布和代表动量中的电子分布的电子结构
这种分类并不太严格，但它有利于功能基序和结构-性质关系的研究
(红色方块中的粉红色小球代表重复晶胞中的原子；黑色箭头代表旋转力矩
蓝线突出了原子的相对位置
)
鸣谢:科学中国出版社 鉴于微观结构在功能基序范式中的重要性，有必要充分理解材料结构
物质结构的层次包括跨越多个长度和时间尺度的信息
蒋晓明等将物质结构分为宏观、介观和微观结构，并进一步将微观结构分为六种类型
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晶体、磁性、非周期性、缺陷、局部和电子结构
对于每种类型的微观结构，Jiang X-M等人提出了功能基序的作用和它们的排列在确定具有代表性的功能材料的性质中的作用
蒋晓明等以红外材料为例，介绍了新功能材料的功能导向设计策略，强调了材料功能主题在材料设计中的作用
这种策略不同于传统的面向结构的设计策略
Jiang X-M等人还讨论子高通量实验和计算在材料研究中的重要作用以及从大量材料结构和性能数据中提取功能基序的挑战
机器学习有望用于有效预测材料性能和筛选具有所需性能的材料
对于新材料的设计，开发足够可靠的材料结构和性能数据库以及从机器学习模型中提取材料的功能基序和结构-性能关系的新的有效方法势在必行
这项研究发表在《国家科学评论》上
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