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机器学习模型显示钻石在高压下熔化

缪曼裕
导读一个名为SNAP的桑迪亚国家实验室超级计算机模拟模型可以快速预测数十亿个相互作用原子的行为,它捕捉到了钻石在受到极端压力和温度压缩时的

一个名为SNAP的桑迪亚国家实验室超级计算机模拟模型可以快速预测数十亿个相互作用原子的行为,它捕捉到了钻石在受到极端压力和温度压缩时的熔化过程。在数百万个大气压下,地球上已知最硬物质的刚性碳晶格在 SNAP(光谱邻域分析势)模拟中显示,可破裂、熔化成无定形碳,然后再结晶。这项工作可以帮助理解碳基系外行星的内部结构,并对采用多晶金刚石制成的胶囊的核聚变工作产生重要影响。

为巨行星设计新材料和意义

“我们现在可以研究许多材料在相同极端压力下的反应,”SNAP 的创始人、桑迪亚科学家艾丹·汤普森 (Aidan Thompson) 说。“应用包括行星科学问题——例如,什么样的冲击应力会导致我们的月球形成。它还为在极端条件下设计和制造新型材料打开了大门。”

极端压力和温度对材料的影响对于设计巨行星的内部模型也很重要。强大的 DOE 设施,如桑迪亚的 Z 机器和劳伦斯利弗莫尔国家实验室的国家点火设施,可以在地球实验中重现这些世界几乎相同的条件,这些实验提供对激进压缩材料的近距离检查。但即使是这些独特强大的机器也无法确定在这些极端条件下发生变化的关键微观机制,因为在原子水平上的诊断存在局限性。

“只有计算机模拟才能做到这一点,”汤普森说。

戈登贝尔论文决赛入围者是关于“一块微米大小的压缩钻石”

描述模拟的技术论文被选为 Gordon Bell 奖的决赛选手,该奖每年由计算机协会赞助。由南佛罗里达大学的 Ivan Oleynik 教授领导的钻石特定建模仅在橡树岭国家实验室的 Summit 超级计算机(最快)上花费了一天时间。除了桑迪亚和南佛罗里达大学,合作团队还包括能源部国家能源研究科学计算中心和英伟达公司的软件开发人员。

Thompson 说,该团队的模拟依赖于 SNAP,这是对原子间相互作用的主要机器学习描述之一,用于建模和解决一个非常重要的问题。