一种化合物在设计时，借助了哈佛大学创建的计算机程序，这种化合物变成了迄今最好的一种有机电子材料。这种新材料是一种有机半导体，可用于制备新的电子产品，如可卷起来的彩色显示屏。对于使用电脑辅助材料设计而言，它是一种重要的原理循证。

　　模型材料：这种有机半导体，是迄今制成的最好产品之一，它是由计算机模型预测，然后在实验室中制成。

　　来源：麻省理工科技创业

　　有机半导体可以带来成本更低的轻型电子产品，这些产品可以具有新的形式，如柔性显示屏和印刷的太阳能电池。希望在于，这些材料也可以使太阳能发电更广泛，因为，用它们制作太阳能电池，应该比用硅和其它无机材料更便宜。但是，自从化学家开始研究有机半导体以来，数十年间进展一直缓慢，而且这些材料只找到有限的应用，比如用于使用寿命短暂的便携式太阳能电池。主要的挑战是，这些材料传导电子和它们的正补足物空穴时，远不如硅等传统半导体快，这就使它们的效率低很多。

　　这种新的有机半导体，预测是使用哈佛大学化学教授艾伦•阿斯普鲁-古基克（Alán Aspuru - Guzik）开发的计算机建模程序，然后由斯坦福大学（Stanford University）的研究人员合成，这种半导体传导电荷，速度远远超过今天显示器电子设备使用的大多数硅材料。这意味着，它可以用来制造更明亮的显示器，提供更清晰的视频。这种新材料足够迅速，可以制备有机发光二极管（OLED）显示器电子器件，用于移动电话和电视，也可以控制无线电频率识别（RFID）标签，用来进行跟踪。

　　多年来，科学家们就在谈论，有望用计算模型缩短材料开发过程。当化学家开发新材料时，“大多数工作是基于直觉，” 包浙南（Zhenan Bao）说，他是斯坦福大学化学工程教授，他的小组制造并测试了这种新材料。不幸的是，直觉是靠碰运气的，一个新的分子似乎很有希望，但它也许不会像研究人员期望的那样去表现。使用阿斯普鲁-古基克的计算机程序，预先筛选潜在的材料，化学家就可以把合成和测试新化合物所需的数月或数年时间，集中在那些看起来最有前途的化合物上。

　　计算机筛检在一些领域已经取得巨大的成功，这些领域包括能源储存。麻省理工学院（MIT）教授厥布兰德•塞德尔（Gerbrand Ceder）曾经用计算机预测了充电更快的电池材料，目前，这种材料正在被A123系统公司（A123 Systems）商业化。直到最近，计算机方法仍未被用于制备更好的有机半导体，这提出了一系列不同的挑战，阿斯普鲁•古基克说。但是现在,理论化学家已经创造了足够的基础知识，实验人员有了足够的数据，可以制作成功的预测模型。

　　阿斯普鲁•古基克当作起点的是一种称为二硫苏糖醇（DTT）的有机半导体，这种半导体在实验室已经证明是很有前途的。首先，针对这种庞大的碳基分子，计算机程序生成了几种可能的变体，这是通过添加和减去一些成分进行的。这种程序随后预测这些变体将如何表现，并筛选最有前途的，就是那些似乎最有可能非常快地传导电荷的变体。这些预测的形成是依靠庞大的数据，这些数据表明类似的分子和分子建模在过去的实验中如何表现，也依靠理论物理学和化学。

　　包浙南的研究小组合成的分子被预测具有最佳属性，这种分子的表现也正像预期的那样。用这种材料制成的晶体管，运行速度比非晶硅制成的晶体管快10倍以上，非晶硅这种材料用于今天的显示器电子器件中；这种新材料是迄今制成的速度第二快的有机半导体。这项工作在《自然通讯》（Nature Communications）杂志上介绍了。虽然包浙南和阿斯普鲁-古基克说，这种材料可用于工业应用，但是，这项实验更重要的是作为一种原理循证，因为他们的方法是用电脑开发新的有机材料。

　　阿斯普鲁-古基克使用类似的计算机方法，进行哈佛清洁能源项目（Harvard Clean Energy Project），目的是发现更好的太阳能材料。为了这项工作，他的手指尖上有了很多计算能力：他的计算在几乎两百万台用户电脑上运行，这些用户都注册了IBM全球联众网（IBM World Community Grid）。阿斯普鲁-古基克正在利用这种强大的力量，筛选约2600万个分子，这些分子尚未因其太阳能潜力被创造出来，他使用的实验数据涉及到约200个以前创造出的分子。这个程序可以预测，一种材料会吸收什么颜色的光，吸收有多强，以及形成一种优良太阳能材料的其他因素。

　　“你不可能实验尝试所有可能的材料，”吉奥弗雷•胡其森（Geoffrey Hutchison）说，他是美国匹兹堡大学（University of Pittsburgh）化学教授，他也在研究用计算机预测潜在太阳能材料的特性。“随着时间的推移，实验人员开始更多地依靠预测。”像阿斯普鲁-古基克的成果，应该让他们对此更有信心，他说。