p136. از نظريه تابعي چگالي تا يادگيري ماشيني: پيش بيني ضريب برهمكنش الكترون- فونون عناصر ابررساناي جدول تناوبي

From DFT to Machine Learning: Electron- phonon coupling constant of periodic table elements

در اين كار براي مطالعه رفتار خانواده مواد ابررسانا از دو روش نظريه تابعي چگالي (DFT) كه يكي از روش‌هاي محاسباتي دقيق و الگوريتم‌هاي يادگيري ماشيني استفاده شده و نتايج اين دو روش مقايسه شده است. يكي از راه‌هاي محاسبه ضريب برهمكنش الكترون- فونون استفاده از نظريه تابعي چگالي است. مقدار اين ضريب براي دو عنصر اورانيوم با دماي گذار به ابررسانايي 3/1 و لوتتيوم با دماي گذار 1/0 در ميان عناصر ابررساناي جدول تناوبي تاكنون گزارش نشده است. مقدار ضريب برهمكنش الكترون- فونون محاسبه شده با تقريب GGA براي عنصر اورانيوم مقدار 44/0 و براي عنصر لوتتيوم 32/0 است. سپس توسط الگوريتم‌هاي يادگيري ماشيني با ۲۸ عنصر ابررساناي جدول تناوبي مدلي ساختيم تا دماهاي ديباي و گذار به ابررسانايي را به عنوان ورودي گرفته و ضريب برهمكنش الكترون- فونون را را با دقت ۸۸٪پيش‌بيني كند. مقادير پيش‌بيني شده براي عنصر اورانيوم 0.43 كه با مقدار حاصل از DFT 2 %خطا و براي عنصر لوتتيوم كه مقدار پيش‌بيني 0.27 است15 % خطا دارد.

In this paper, the methods of Density Functional Theory (DFT) that is one of best computing method and machine learning algorithms are used to study the behavior of a family of superconducting materials and calculate the electron-phonon coupling constants. The value of these constants for the two elements of the Uranium (U) with 1.3 K of transition temperature and Lutetium (Lu) with 0.1 of the transition tempera-ture of elements of the periodic table has not been reported so far. The values of the electron-phonon coupling constants those are calculated by DFT are 0.44 for the U and 0.32 for the L element. Then, we constructed a model by the superconducting elements of the periodic table, the Debye and transition tem-peratures for descriptor features, and the electron-phonon coupling constant as target value to predict the electron-phonon coupling constant for the two superconductor elements U and Lu, which are not available. Then, the values of these constants were calculated using the Density Functional Theory for these two elements, the reported results with the error between the values predicted and the DFT for U is 2% and for Lu is 15%.