CALYPSO简介
CALYPSO (Crystal structure AnaLYsis by Particle Swarm Optimization) 材料设计方法与软件可以仅根据物质的化学组分和外界条件(如压强)来搜索或确定物质的原子结构,并可以根据功能需求进行功能材料(如超硬材料等)的结构设计。截至2025年4月,CALYPSO方法和软件已经被包括诺贝尔奖获得者团队在内的77个国家和地区5000余位用户使用,在Nat.Chem.、Nat.Commun.、Phys. Rev. Lett.、Proc. Natl. Acad. Sci. USA 、J. Am. Chem. Soc.、Nano Lett.等国际顶尖期刊发表了2000余篇SCI论文,成为国际结构搜索领域最具影响力的方法和软件之一。
主要功能特点

三维晶体材料
空间群限制、成键特征矩阵、粒子群优化算法、对称性人工蜂群算法

团簇或纳米粒子
点群限制、粒子群优化算法

二维层状材料
平面群限制、粒子群优化算法

二维表面重构
产生指定表面、平面群限制

界面结构预测
晶体生长法产生界面结构

二维界面结构
晶体生长法产生界面结构

分子晶体结构
高斯过程回归势

超硬材料
自定义硬度公式

实验XRD逆向搜索
晶体XRD模拟、关联函数对比XRD图谱

产品影响力
—

国家自然科学奖
二等奖

WALTER KOHN
国际奖

5,000
用户数量

2,000
SCI论文

诺奖得主及
多国院士团队使用

日本松下、丰田等
公司商业使用
典型应用
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SrB₃C₃晶体结构图
预测了第一个热力学稳定的笼形碳结构SrB₃C₃,并首次在高压和高温的条件下实验合成。SrB₃C₃作为笼形碳化物家族的第一个成员,开启了探索新型碳基材料的大门 [参见Sci. Adv. 6, 8361 (2020)]。

CaO₃晶体结构图
预言了包含新奇氧化态O₃²⁻的CaO₃高压相,并实验合成,丰富了臭氧化合物家族,也为理解地球内部氧循环提供了新途径[参见Nat. Commun. 11, 4702 (2020)]。

CaH₆晶体结构图
在国际上率先预言高压下氢笼结构的富氢化合物—CaH₆有200 K以上的高温超导性,这开辟了寻找氢基高温超导体的新路径[参见Proc. Natl. Acad. Sci. USA 109, 6463 (2012)]。

LaH₁₀晶体结构图
将氢笼结构富氢化合物拓展至稀土元素系统REHx(RE是稀土元素,x = 6, 9, 10),并预言了接近室温的高温超导性。实验陆续证实了预言的LaH₁₀、YH₉、CeH₉、CeH₁₀等的高温超导性,最高超导转变温度达250-260 K(LaH₁₀)[参见Phys. Rev. Lett. 119, 107001 (2017)]。

(H₂O)(NH₃)₂晶体结构图
预言 (H₂O)(NH₃)₂在65G Pa以上会转变成离子相O₂⁻(NH₄⁺)₂ ,被后续实验证实,为冰行星地幔的内部结构研究提供了一种新思路[参见 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 114, 9003 (2017)] 。

XeFe₃晶体结构图
预言Xe和Fe在高压下发生反应形成XeFe₃化合物,被实验证实,据此给出氙可能储存在地核内部的证据,为解决困扰学界的“氙气的消失之谜”提供新机制[参见Nat. Chem. 6, 644 (2014)]。

Li的oC40晶体结构图
预言在高压下锂转变为一个晶体学单胞内含有40个原子的复杂底心正交oC40结构 ,被实验证实,据此揭开了高压下锂半导体特性产生的物理机制 [参见Phys. Rev. Lett. 106, 015503 (2011)]。

β-Bi₂Te₃晶体结构图 γ-Bi₂Te₃晶体结构图
预言Bi₂Te₃在高压下先后转变为7配位和8配位成键特征的单斜结构,并实验证实,解决了困扰学界近40年的Bi₂Te₃高压超导相的结构难题 [参见 Phys. Rev. Lett. 16, 145501 (2011)]。
42所
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45所
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6所
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30多个
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17个
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