大规模高性能的原子尺度经验腰势能带结构计算方法安装上模拟达尔文物化进化的基因遗传算法引擎，以优化发光效率为目标，逆向设计出Si/Ge直接带隙超晶格，使它们的发光效率达到可实际应用的水平。这些直接带隙超晶格的单个周期Si和Ge的排列顺序为SiGe2Si2Ge2SiGen，其中n=12-32，因此这些神奇的超晶格被命名为例，它应该外延生长在Si1xGex(x>0.6）合金或者纯Ge衬底的（001）面上以确保在超晶格布里渊区形成直接带隙。αn超晶格的带边发光很强，它的带边发光跃迁矩阵元是以前文献中报道的发光最强的Si6/Ge4超晶格的50倍，达到GaAs等直接带隙半导体发光的10%。可以认为的超晶格是真正的直接带隙。通过检查超晶格中原子层变异和界面处原子互扩散等无序因素对αn超晶格发光效率的影响，发现的超晶格在一定范围的无序扰动下仍旧可以保持比较高的发光效率，这说明在实际超晶格制备过程中允许一定程度的误差，确保了使用当前外延生长技术来制备逆向设计的问超晶格可以获得高发光效率。从光纤的损耗特性来看，光纤通信的理想工作波长是1.55mm，而逆向设计的问超晶格的带隙是0.77eV，对应的发光波长为1.6mm,非常适合用于光纤通信。的超晶格拥有Si/Ge超晶格兼容当前成熟的硅半导体CMOS技术的优势，确保了可以基于当前的半导体技术基础设施来大规模制造未来的光电集成芯片，这将大大降低它的投资和生产成本。的超晶格的这些优越性质为实现光电集成器件提供了必要保障相应的实验研究正在进行中。
使用相同的基因遗传搜索方法逆向设计了发光效率较高的Si/Ge核多壳纳米线。逆向设计的发光最强［001］晶向纳米线为5层Ge原子作为纳米线的核加上GeSi2GeSi2Geg作为纳米线的壳，它的带边跃迁矩阵元要比相同大小的纯Si量子线大3个数量级，比相同大小的普通Ge/Si核壳纳米线大2个数量级。发光最强的［110］晶向纳米线为5层Ge原子作为纳米线的核加上SiGe3Si2Geg作为纳米线的壳，它的带边跃迁矩阵元同样要比相同大小的普通纳米线大2-3个量级。根据国际半导体技术路线图ITRS，在2023年左右半导体晶体管将过渡到纳米线晶体管技术，逆向设计得到的高效发光Si/Ge纳米线提供了兼容的发光器件，为纳米线晶体管为基础的光电集成技术奠定了基础。纳米线作为光子学平台己经显现出了独特的优异性能,高效发光Si/Ge纳米线的出现提供了更加广阔的应用空间。值得注意的是，当前逆向设计的Si/Ge一维核多壳纳米线的发光效率要比二维αn超晶格低一个量级，对于实际应用它的发光效率还有待进一步提高，可选的方案包括上文中提到的纳米线方向生长Si/Ge超晶格。具体的研究还有待进一步展开。
开发出兼容硅电子工艺的硅基发光材料是一个长期的梦想，它是决定未来半导体信息产业发展方向的一个关键技术。科学家使用传统的材料开发模式，投入了大量的人力物力从多个方向进行了广泛研究，经过几十年的努力后仍旧没有开发出可实际应用的硅基发光器件。理论工作者发展了固体能带理论和能带间光跃迁矩阵元的理论模型，计算工作者借助现有的可精确计算低维硅量子结构的能带结构的计算工具，把带边光跃迂矩阵元作为衡量半导体发光效率的品质因子，结合模拟达尔文物种遗传的基因遗传算法对天文数字个潜在组态进行高效搜索，在非常短的时间内就找到了可实际应用的硅基发光材料。目前期待实验工作者能够顺利制备出理论设计的新（材料）结构，尽快完成硅基发光材料的验证工作，促进硅基发光相关器件的研制以及推动硅基光电集成技术的发展。这种有机整合了实验、理论、计算的新材料开发模式在此充分显示了它的力量和价值，这正是材料基因组计划追求的新材料开发的全新模式。
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