新的技术能够分析实验数据中的晶体结构，这在以前是较难解释的。
由东京大学的久保勇基和常幸志领导的合作研究团队创造了一种创新的计算技术，能够有效识别多相材料中发现的晶体结构，这些材料是包含多种类型晶体的粉末。这种方法能够直接从粉末X射线衍射图谱中预测结构，这些图谱是当X射线穿过与速溶咖啡颗粒大小相似的晶体时产生的。与传统方法不同，这一新方法不依赖于“晶格常数”，并可以应用于以前未经过检查的实验数据。因此，这一突破对于揭示新的材料相和促进新材料的发展至关重要。他们的研究结果发表在《化学物理学杂志》中。
许多物质可以显示出多种晶体结构，称为“相”，而仍处于同一固态中。了解各种材料的基础晶体结构对于掌握它们的性质和设计新材料的方法至关重要。传统技术通常依赖于所研究晶体的“晶格常数”。这意味着需要对晶体有先验知识才能确定其结构，因此在没有准确的晶格常数的情况下，分析现有实验数据变得困难。因此，潜在的未被发现的晶体结构可能隐藏在以前收集的数据中。
久保表示：“现实世界中的晶体结构多样性是巨大的；它们代表了自然界的一些伟大谜题。我们认为，通过开发自己识别未知晶体结构的方法，我们可以洞察这些自然之谜。”
传统方法往往涉及多种技术，计算密集度也较高。为了减轻这些成本，研究人员旨在创建一种能够直接利用实验数据进行预测的方法。他们的模型基于分子动力学，通过计算原子之间的相互作用来模拟原子运动。通过整合实验X射线衍射数据，他们改进了实验结果与其模拟之间的对齐。
久保承认：“起初，我们并没有认为这种方法显示出很大前景。当我们进行测试计算时，发现该方法的表现超出了我们的预期，这让我们感到惊讶。”
团队通过将其方法应用于经过充分研究的材料来验证其有效性。它成功复制了碳（包括石墨和金刚石）和二氧化硅（包括低石英、低克里斯托白石和苔石）的独特晶体结构。该方法被证明是成功的，现在久保正在考虑许多未来的可能性。
“我们打算将这种方法应用于由于结构确定的挑战而未被利用的粉末衍射数据，目标是发现新的材料相。此外，我们还希望开发结合实验和模拟的策略，不仅确认晶体结构，还确定表面和界面的排列。”
