基于晶体结构与局部电子描述符联合生成的逆向材料设计

无机晶体的逆向设计即生成满足目标性质且保持多样性和物理可行性的结构，这比从头生成更具挑战性，因为属性条件化可能降低当前生成模型所实现的结构质量。我们提出一种扩散框架，联合去噪晶体结构变量和局部电子描述符，通过共享评分网络实现。作为代表性描述符，我们采用Bader电荷和原子态密度（atomic DOS）。在基于带隙和形成能的条件生成下，联合模型在大多数目标条件下均优于仅生成结构的基线模型，同时提高了生成结构满足唯一性、新颖性、热力学稳定性和物理有效性（VSUN标准）的比例。虚拟变量控制实验确认，这些提升来源于描述符中的电子内容，而非来自辅助的原子级变量。生成的Bader电荷与DFT参考值在稳定结构上的平均绝对误差为5.5e-2 e，生成的原子态密度能够在模态精度范围内捕捉DFT参考中主导的光谱轮廓，尽管更细节和精度随元素种类而变化。这一结果表明，局部电子描述符是有效的生成变量，具有两种作用：通过增加结构多样性拓宽所探索的材料空间；通过在联合去噪过程中引导结构轨迹朝向电子上可行配置移动，缓解了属性针对性与结构质量之间的权衡。