PSCG-Net: A Multiscale Crystal Graph Neural Network for Accelerated Materials Discovery

计算机科学 图形 切断 卷积神经网络 人工神经网络 Crystal(编程语言) 人工智能 计算 功能(生物学) 晶体结构预测 机器学习 深度学习 知识图 算法 理论计算机科学 多尺度建模 数据挖掘 模式识别(心理学) 图论 合成数据 晶体结构 能量(信号处理) 基线(sea) 深层神经网络
作者
Guangyao Chen,Zhilong Wang,Fengqi You
出处
期刊:Journal of Chemical Information and Modeling [American Chemical Society]
卷期号:65 (20): 10871-10884 被引量:1
标识
DOI:10.1021/acs.jcim.5c01460
摘要

The discovery of new materials is crucial for progress in energy, electronics, and sustainable technology. Traditional machine learning approaches, including graph neural networks (GNNs), often fall short because they cannot capture long-range interactions in crystalline materials due to fixed cutoff radii. To overcome this limitation, a pair-scalable crystal graph neural network (PSCG-Net) is proposed. This framework incorporates multiscale structural representations inspired by the pair distribution function and uses graphs with various cutoff distances to account for both short-range and long-range atomic interactions. Tested on over 150,000 crystal structures, PSCG-Net outperforms the baseline Crystal Graph Convolutional Neural Network model by achieving a mean absolute error of 0.065 eV in formation energy prediction. The model's effectiveness is further supported by consistent results across six diverse data sets and confirmed by first-principles calculations using hybrid functionals in band gap-type predictions. Additionally, PSCG-Net is demonstrated to be practical for screening high-performance materials in photovoltaics, dielectrics, and superconductors. By accurately capturing hierarchical atomic interactions, this approach accelerates the design and discovery of materials and offers a versatile framework applicable to multiscale challenges in various scientific disciplines. This framework not only enhances predictive accuracy but also paves the way for breakthroughs in materials science research and technological innovation.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
桐桐应助聪聪采纳,获得10
1秒前
可可完成签到,获得积分10
1秒前
李7完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
Felix发布了新的文献求助10
1秒前
李健的小迷弟应助何胤辰采纳,获得10
1秒前
gong发布了新的文献求助10
2秒前
滴滴叭叭完成签到,获得积分10
2秒前
llzuo完成签到,获得积分10
2秒前
渤大小mn发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
上官若男应助王智采纳,获得10
3秒前
xing_xing应助Stone采纳,获得20
3秒前
3秒前
jia完成签到,获得积分20
3秒前
,,发布了新的文献求助10
3秒前
zaizai完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
4秒前
4秒前
香蕉觅云应助爱wy采纳,获得10
5秒前
111完成签到 ,获得积分20
5秒前
虚幻寄凡完成签到,获得积分10
5秒前
精明纸鹤发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
糖宝完成签到 ,获得积分0
6秒前
6秒前
11发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
6秒前
柳紊发布了新的文献求助20
7秒前
7秒前
AWAY发布了新的文献求助10
7秒前
zeyuan发布了新的文献求助10
7秒前
clover完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
8秒前
风中思松完成签到,获得积分10
8秒前
636363发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
HYDROLYSE ACIDE DE QUELQUES DIOXASPIROCYCLANES 1314
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 800
Navigating Normative Orders. Interdisciplinary Perspectives 800
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7745442
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9293448
关于积分的说明 20219598
捐赠科研通 7324991
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3307858
关于科研通互助平台的介绍 2459872
邀请新用户注册赠送积分活动 2319201