拓扑量子质料由于其奇异的电子性子，，，，，，吸引了物理研究和基础应用领域的普遍关注。。。然而，，，，，，基于通例的实验和盘算要领效率很低，，，，，，寻找全新的拓扑量子质料面临着重大挑战。。。威廉希尔质料基因研究团队提出了一种基于深度天生模子的逆向设计要领CTMT（CTMT：CDVAE、Topogivity、基于M3GNet的机械学习势和拓扑量子化学TQC），，，，，，将专业知识和数据驱动相连系，，，，，，乐成发明了20种稳固且新颖的拓扑量子质料，，，，，，其中包括4种拓扑绝缘体和16种拓扑半金属。。。这项研究效果已揭晓在《npj Quantum Materials》上，，，，，，威廉希尔质料基因组工程研究院曹桂新教授、任伟教授和张统一院士为论文配合通讯作者，，，，，，威廉希尔硕士研究生洪韬和硕士研究生陈泰康为配合第一作者，，，，，，威廉希尔为第一单位。。。该立异性要领不但加速了新型拓扑质料的发明，，，，，，还为拓扑质料领域带来了全新的数据驱动质料设计思绪。。。
研究团队提出的CTMT要领，，，，，，基于深度天生模子构建，，，，，，流程包括四个要害办法：
1.CDVAE天生模子：首先，，，，，，使用拓扑非平庸质料数据训练CDVAE模子，，，，，，基于朗之万动力学采样天生了1万种候选质料。。。
2.正当性与新颖性筛选！。菏褂肞ymatgen工具评估质料的正当性和新颖性，，，，，，筛选获得4715种潜在新颖且有用的拓扑质料。。。
3.Topogivity化学规则筛选！。夯赥opogivity化学规则，，，，，，进一步筛选出104种拓扑非平庸质料。。。
4.稳固性与拓扑性能判断：先是粗算天生拓扑非平庸质料的形成能和声子谱，，，，，，然后通过第一原理盘算验证，，，，，，并连系M3GNet筛选出32种热力学和声子谱稳固的质料。。。最终，，，，，，基于拓扑量子化学（TQC）判断拓扑种别，，，，，，获得4种拓扑绝缘体和16种拓扑半金属。。。
图1：CTMT的架构和流程
研究团队发明的拓扑半金属均为费米简并的强制半金属，，，，，，费米能级处具有高对称点简并性。。。而拓扑绝缘体则体现出差别的拓扑稳固量。。。值得一提的是，，，，，，16种拓扑半金属中包括3种空间群为P1的Kramers-Weyl半金属以及1种空间群为C2的半金属。。。古板基于对称性规则的要领在处置惩罚低对称性子料时保存局限性，，，，，，而CTMT并不依赖对称性规则，，，，，，展示了其在发明低对称性新颖拓扑质料方面的无邪性和潜力。。。4种典范的新型拓扑量子质料如图所示。。。
图2：4种典范的新型拓扑量子质料
该论文获得了国家自然科学基金项目的支持。。。
文章链接：https://www.nature.com/articles/s41535-025-00731-0
