【青托故事】从晶体语言到材料创新:AI驱动新材料设计的开拓者 (肖航)

发布时间:2025年03月20日    来源:

从博士毕业到独立开展科研工作的过渡期,对于每位青年科研人员而言都充满挑战。如何在众多研究方向中找准自己的定位?如何平衡基础理论研究与应用转化?如何开拓一个既有学术前沿性又能满足国家需求的研究领域?这些问题困扰着许多初入学术界的青年学者,中国科协第六届青年人才托举工程获得者——肖航,也曾面临这些挑战。

肖航,托举期内任西北大学副教授,现任香港岭南大学助理教授。2017年于美国哥伦比亚大学获得博士学位,师从哥伦比亚大学终身教授陈曦。在博士后期间,他逐渐意识到人工智能与材料科学的交叉融合将成为未来材料研发的重要方向,但如何突破传统计算科学的局限,实现真正的AI驱动材料设计,仍是一个世界性的难题。

有幸的是,肖航获得了中国科协第六届青年人才托举工程的支持,这为他提供了宝贵的平台和资源。在托举期间,他聚焦于新材料的人工智能设计这一前沿方向,探索如何利用人工智能实现多目标新材料的逆向设计。

长期以来,基于人工智能的分子设计已取得显著进展,但晶体材料的AI设计却面临着巨大挑战,核心瓶颈在于缺乏同时满足可逆性和不变性的晶体表示法。为解决这一难题,肖航开发了名为SLICES(简化线性晶体编码系统)的表示法,这是首个兼具可逆性与不变性的晶体表示方法。该研究成果以第一作者身份发表于《Nature Communications》,引起了国际材料科学界的广泛关注。"SLICES就像是晶体材料的'DNA编码',通过它我们可以让AI理解晶体结构,甚至创造全新的结构。"肖航解释道,"就像人类语言使我们能够表达复杂的思想一样,SLICES为AI提供了'理解'和'创造'晶体材料的语言基础。"

除了开发先进的晶体表示法,肖航还研究了二维柔性可展开结构的力学性能,以及揭示了强碱在低湿度纳米环境中碱性弱化的机制。特别值得一提的是,他关于强碱弱化机制的理论预测已被Ji-Woong Lee教授团队通过实验成功验证,并于2025年2月以"Very Important Paper"的形式发表在著名化学期刊《ChemSusChem》上。这种理论预测被实验验证的案例在科研领域颇为难得,彰显了他研究的前瞻性与可靠性。

在产学研结合方面,肖航也取得了显著成果。他与陕西莱特光电材料股份有限公司合作,开展了"新型OLED材料的高通量量子化学预测与筛选"项目,获得200万元企业横向经费支持。通过AI驱动的材料设计方法,显著提高了OLED新材料开发效率,降低了研发成本。

托举期间,肖航积极参与国内外学术交流,应邀在中山大学、深圳湾实验室、南方科技大学等多所高校和研究机构作学术报告,分享他在AI驱动材料设计领域的最新研究成果。同时,他也积极组织学术交流活动,邀请国内外专家到岭南大学进行学术讲座,促进跨学科交流与合作。

“青年托举工程为我提供了宝贵的平台和资源,帮助我在科研道路上迈出了关键的一步。”肖航感慨道,“它不仅给予了经费支持,更重要的是提供了与学界前辈交流的机会,让我能够更清晰地定位自己的研究方向。”展望未来,肖航计划进一步升级SLICES和MatterGPT的架构算法,引入对称群等对称性信息,结合强化学习和思维链技术,提高语言模型对晶体结构的精准建模能力。同时,他希望借助自媒体等平台推广SLICES和MatterGPT,远程指导更多学生开展新材料逆向设计研究,与国内外知名研究团队深化合作,争取让SLICES晶体语言成为新材料逆向设计的标准工具。

中国科协青年人才托举工程正如其名,为肖航这样的青年科研人员提供了宝贵的支持与助力,帮助他们在科研的道路上披荆斩棘,逐渐成长为具有国际视野、引领学科发展的青年科技人才。肖航的故事,正是众多青年科研工作者在托举平台支持下茁壮成长的生动写照。


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