最近，德国研究人员发现了一种新型材料“簇状玻璃”。他们说，这种材料有望取代LED等白色光源。界内人士评论说，通过相对现代的技术（如LED）产生白光并不容易，而且通常依赖日益稀缺的稀土金属。这一挑战最近促使科学家们寻找更可持续地产生白光的新方法。

    研究人员在吉森大学、马尔堡大学和卡尔斯鲁厄理工学院工作。该团队使用斯图加特高性能计算中心的超级计算资源来研究簇状玻璃。“我们正在见证新一代技术的诞生，它取将代了当前的白色光源，带来了资源的可用性、可持续性和生物相容性。”吉森大学教授、该项目的首席计算研究员Simone Sanna博士说。     “我的实验科学同事观察到了这种意想不到的白光产生，他们寻求理论支持。簇状玻璃璃具有令人难以置信的光学响应，但我们不了解其原理。计算方法可以帮助我们理解这些机制。”

   Sanna和他的合作者已经转向高性能计算的力量。使用斯图加特高性能计算中心的Hawk超级计算机可以帮助更好地了解簇状玻璃。他们在Advanced Materials杂志上发表了他们的发现。研究小组指出，玻璃实际上是一种被视为“无定形固体”的材料，这意味着它们缺乏有序的晶格，这通常是由于形成过程中的快速冷却过程。

    研究小组在论文中提到，在原子水平上，它们的组成粒子处于悬浮和无序状态。与晶体材料不同，晶体材料的颗粒在长分子距离上是有序和对称的。玻璃在分子水平上的无序性使其成为弯曲、断裂或反射光的理想选择。

    马尔堡大学的实验参与者最近合成了“簇状玻璃”。与传统玻璃几乎以液态凝固的形式出现不同，“簇状玻璃”顾名思义，是一组独立的分子簇，在室温下呈粉末状。它们在红外辐射的照射下产生明亮清晰的白光。

    粉末不容易用于制造小型敏感电子元件，但研究人员已经找到了一种将其重新铸造成玻璃的方法。Sanna说：“当熔化粉末时，我们得到的材料具有玻璃的所有特性，可以制成特定应用程序所需的任何形式。”

    尽管实验者能够合成材料并观察其发光特性，但该小组转向了Sanna和HPC高性能计算，以更好地理解簇玻璃的行为。Sanna指出，白光的产生不是系统中单个分子的特征，而是一群分子的集体行为。

    只有使用Hawk等领先的HPC资源可以对这些过程进行多尺度建模和分析。Sanna说：“HPC可以更快地识别和测试具有新光学性质的材料。我们可以预测化学家合成的材料的光学性质，并使用这些计算来验证和更好地理解材料的性质。”

    HPC在帮助研究人员加快新发现和新产品或技术之间的时间线方面发挥着重要作用。Sanna解释说，HPC大大缩短了理解簇状玻璃的时间。“我们在模拟上花了很多时间。模拟的集群有一个菱形核心，上面附着了四个配体（即分子链），这些配体可以由任何数量的东西组成，因此实验非常耗时。”

    在研究簇状玻璃的过程中，Sanna的团队希望彻底了解其发光特性的起源，这可能有助于识别其他新材料，并确定如何在光生成中应用簇状玻璃。