计算材料属于哪个学科?

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计算材料学是凝聚态物理、材料科学和计算机科学交叉形成的综合性学科,主要研究如何利用理论或计算机模拟的方法来对材料的性能进行设计。以材料的设计合成、结构表征、组成与微观组织的关系为研究内容;通过计算与理论分析的方法对材料的结构和性能之间的关系进行研究和预测,为材料的合成、加工成型以及后续使用提供指导。 计算材料学包含两个紧密关联的部分:计算材料和计算化学。计算材料主要研究材料的性质(力学、热学、磁学、光学等)、相结构和晶体取向、原子排列、电子结构等的计算;而计算化学主要研究分子的对称性、稳定性和化学反应活性等,涉及有机分子、金属纳米粒子等。两者的共同之处在于都需要运用分子动力学、蒙特卡罗等方法来模拟材料的宏观和微观行为。 目前,国内对于计算材料学和计算化学的研究已经积累了一定的基础,相关研究团队和科研机构比较多[1-4],在计算方法和模型的开发上也取得了重要的成果。但是,由于计算材料和计算化学本身涵盖的范畴非常广,并且需要大量的理论研究和实验验证,因此其研究的内容和方向也受到研究人员个人兴趣爱好的影响比较大。

计算材料学是一个交叉性很强的学科,它的出现依赖于其他学科发展和进步,尤其是计算机技术的迅猛发展。如果没有计算机的强大运算能力和存储能力,就不可能有计算材料学的今天。目前,一些大型的计算项目往往需要借助超级计算中心的能力来完成。 随着计算机技术的发展和互联网时代的到来,越来越多的科研工作者认识到计算在对称性破缺中的重要性。相信在未来的科学研究中,计算将起至关重要的作用。

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