Ngày nay, khám phá các vật liệu mới có vai trò rất quan trọng vì mỗi công nghệ đều liên quan đến một vật liệu/nhóm vật liệu nhất định. Nhiều vấn đề cấp thiết như nguồn năng lượng sạch và bền vững, giảm khí thải gây hiệu ứng nhà kính làm tăng nhiệt độ trái đất,… sẽ có thể được giải quyết nếu tổng hợp được vật liệu phù hợp. Công nghệ lượng tử, với máy tính lượng tử và thông tin lượng tử, được cho là có thể tạo ra những đổi căn bản, cũng sẽ trở thành hiện thực khi vật liệu với các tính chất nhất định được tìm ra. Khám phá các vật liệu mới trong trong thực nghiệm bị hạn chế do chi phí tốn kém và thời gian kéo dài. Các vấn đề cấp bách hiện nay về phát triển năng lượng sạch, chíp bán dẫn thế hệ mới, công nghệ lượng tử,… đặt ra những đòi hỏi phải tăng tốc trong việc tìm kiếm/tổng hợp các vật liệu với những tính chất xác định để đáp ứng các nhu cầu đó. Tính toán, cùng với lý thuyết và thực nghiệm, đã trở thành một trong ba trụ cột của khoa học hiện nay. Trong lĩnh vực khoa học vật liệu, tính toán dựa trên lý thuyết phiếm hàm mật độ (DFT)—trong đó máy tính hiệu năng cao được sử dụng để giải các phương trình lượng tử mô tả điện tử trong vật liệu—đã trở thành công cụ quan trọng, rất hữu ích khi kết hợp với thực nghiệm để nghiên cứu và khám phá vật liệu mới. Gần đây, cách tiếp cận dựa trên dữ liệu lớn và các phương pháp học máy đã giúp nâng cao đáng kể hiệu quả của phương pháp DFT, cho phép mô phỏng các hệ vật liệu có kích lớn hơn với thời gian dài hơn.
Dự án “Dự đoán, phân tích và thiết kế một số vật liệu tiên tiến bằng mô phỏng phiếm hàm mật độ kết hợp với các phương pháp học máy” đề xuất một cách tiếp cận mới theo hướng này với mục tiêu:
– Phát triển các phương pháp hiệu quả hơn để nghiên cứu khoa học vật liệu tính toán phù hợp với kiện tài nguyên tính toán hạn chế ở Việt Nam;
– Thực hiện các nghiên cứu có chất lượng về vật liệu có tiềm năng ứng dụng trong công nghệ quan trọng như năng lượng, công nghệ lượng tử;
– Xây dựng một nhóm nghiên cứu mạnh với các thành viên đến từ nhiều viện nghiên cứu và trường đại học, hướng tới hợp tác với các nhóm nghiên cứu thực nghiệm trong nước.
Nội dung chính của dự án:
– Xây dựng các mô hình cho vật liệu có cấu trúc lớp dạng xoắn (twisted layered materials) dựa trên các phương pháp học máy.
– Phát triển phương pháp mô phỏng truyền nhiệt ở cấp độ nguyên tử từ mô hình học máy đã xây dựng.
– Nghiên cứu hiệu suất nhiệt điện của vật liệu dưới ảnh hưởng của pha tạp, biến dạng.
– Nghiên cứu các trạng thái lượng tử mới trong vật liệu 2 chiều, đặc biệt là các trạng thái trong đó tương quan điện tử đóng vai trò quan trọng.
