将电子结构集成到无机材料生成建模中
材料科学
2025-11-19 v1
摘要
近期生成模型的进展引入了一种新的逆向设计无机材料的范式，使我们能够发现具有所需性能的新型晶体结构。然而，现有的生成模型在生成过程中仅关注材料的结构层面，忽略了根本决定材料稳定性和功能性的电子行为。本文提出ChargeDIFF，这是第一个显式将电子结构纳入生成过程的无机材料生成模型。具体而言，ChargeDIFF利用电荷密度——即材料电子结构的直接空间表征——作为额外的生成模态。ChargeDIFF在无条件和条件生成任务中均表现优异，消融实验表明，这一改进直接归因于其在生成过程中捕获材料电子结构的能力。此外，在生成过程中可控电荷密度的能力允许ChargeDIFF引入一种基于三维电荷密度的新型逆向设计方法，验证了其用于生成具有所需离子迁移通路的锂离子电池正极材料的潜力。通过强调在材料生成过程中考虑电子特征的重要性，ChargeDIFF为生成稳定且功能性材料提供了新的可能性。
引用
@article{arxiv.2511.14228,
title = {Integrating electronic structure into generative modeling of inorganic materials},
author = {Junkil Park and Junyoung Choi and Yousung Jung},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.14228},
year = {2025}
}
备注
30 pages main text, 32 pages supplementary information