化学合成および設計では、構造的多様性は、新規化合物の可能性、機能性材料の基礎を探ることであるが、特定の性質を持つ機能性材料のターゲットデザインのために、それは大きな課題である。しかし、技術の発展に伴い、高性能クラスタコンピューティングパワーは、優れた性能を有する機能性材料の巨大なデータベースからスクリーニングを行った劇的に増加している - 、結晶構造予測 - ハイスループットスクリーニング、ポテンシャルエネルギー最小グローバルサーチ構造の第一原理から出発学習の構造的特徴によって、新たな構造を探求するために、これらの新しい材料を作成する方法が可能となった。新機能光学材料の研究室Panshiリーチームの物理学の新疆技術研究所2011年以来、ソフトウェア開発の材料、材料設計を開始するには、最初に1. 1原則の計算と予測の研究は、新しい材料の準備の方向性を提供する。
近年では、チームは、結晶構造予測と機能性材料の合理的な設計の面でいくつかの進歩を遂げた。研究者は、第1の非線形光学材料、赤外線や紫外線非線形光学材料の構造予測方法を達成するための最低エネルギー構造のためのグローバル検索を導入しました赤外線非線形光学材料、光学用途のための要件は、キー前提条件である満たすためにレーザー損傷閾値の増加を、研究者は、第1の赤外線非線形のNa-GA-Sシステムにおける最低エネルギー構造優れた性能を検索するためのグローバル検索方法を導入しました光学材料。構造は、I-42d空間群のNaGaS 2市販の材料AgGaS 2非線形光学係数に対応し、赤外線非線形光学材料で最高の熱伝導率を有し、従って高いレーザー損傷閾値を容易にする。このように、ナーガ 2効果的なレーザー損傷閾値を改善し、結果を生成するため、2光子吸収による熱の影響を避けるため米国化学会誌「無機化学」（Inorg CHEM 2018、DOI .. 10.1021 / acs.inorgchem.8b01174）に掲載されています。.. UVにおける非線形光学材料において、DUVは、非線形光学材料の要件を満たすように設計され、コヒーレント深紫外光を出力することができる困難な作業である。研究者は常圧で安定した構造がナトリウム被BOシステム見出された検索ポテンシャルエネルギーの最も低い4相のうち、P-6相のNa-6BO 3DUVは、171nmまでのエッジカット。優れた非線形光学特性を有し、SHG及び商業規格KDP（KH 2PO 4）等価、及びマッチングは、深紫外領域であることができる相、...、また前述の「サイエンスレポート」（SCIのRep 2016、6、34839）で公開され、グループは、UVカットのフッ素ブルーシフトを導入することによってバンドギャップを増加させます深いシステム内側、電子の非対称分布、非心臓化合物を発見する機会を非線形光学特性、構造及びリッチヘルプ増加を改善するのに役立つ。上記の特性に基づいて、常圧で見つけること-BOF優れた性能UV非線形光学材料γ-Be 2BO 3深紫外線138nm、1.8倍の乗数効果KDP、位相整合波長遠紫外線達し152nmまでのエッジカットFは、深紫外領域は、潜在的なアプリケーションを有する非線形光学結晶となり、相関結果は、米国化学学会誌に発表されました "無機化学（Inorg。Chem。2018,57,5716）。
最近、チームは合理的な設計に突破口をした、新素材の予測法を開発しています。この方法は、構造と物性との関係の深い研究を介して行われ、新材料を予測するために設計されたモジュールを組み立て、その後、応答のパフォーマンスに関連する機能モジュールの制御を掘る、と。四面体要素は、DUV非線形光学材料を設計するための基本単位であるが、なぜなら光学異方性材料科学者に応じた周波数応答の不確実性の遠紫外線非線形光学材料内のアプリケーションを重視しませんでした。光学異方性四面応答機構を探索するために、研究者は、評価法を提案しており、希土類カチオンに起因する偏差の強い四面角面体要素を促進するための光学異方性四面共有相互作用することがわかっ光学的異方性は。仕事のこの部分は、「化学的コミュニケーション」（CHEM。COMMUN。、2017、53、2818）が。さらなる研究では、研究者は、システムの四面体を通じて研究してきた化学の王立学会誌に掲載されました化合物の光学異方性の予測と四面体モチーフを制御するための光学等方性の発見機能モジュール - 「ジッパー」とが四面体要素とは角度のリン酸の結晶構造の対称性と光学的異方性の設計上の対照として、希土類元素を破壊しない機能モジュールに基づいてオフセット配置しますDUVシリーズ非線形光学材料。先立って非心臓四面体化合物へこれらの材料の複屈折率と有意にα-YSC（PO4）2がはるかに達成するための最初の例であるエッジを遮断深紫外線と比較して改善されていますディープUVリン酸の非線形光学材料の予備的な評価要件。国際学術誌に発表された純粋に理論的な設計作業、「アメリカの化学協会」（J.アム。CHEM。SOC。2018、140、10726）。
図：中央の複合機能モジュールから心臓以外の化合物への新しい深紫外非線形光学結晶の設計
