Исследования с помощью искусственного интеллекта: раскрытие секретов поликристаллических материалов

к Сантьяго Фернандес
5 Комментарии
Polycrystalline Dislocations

Используя искусственный интеллект, исследователи достигли революционного понимания дислокаций в поликристаллических материалах. Это достижение бросает вызов нынешнему научному пониманию и открывает двери для улучшения функциональности материалов для электроники и солнечных батарей. Источник: SciTechPost.com

В японском университете Нагои научная группа использовала методы искусственного интеллекта для разработки нового подхода к изучению мельчайших дефектов, известных как дислокации, в поликристаллических материалах. Эти материалы широко используются в различных технологиях, включая солнечные элементы и электронные устройства. Их исследование было описано в журнале Advanced Materials.

Сложности поликристаллических материалов

Поликристаллические материалы являются неотъемлемой частью широкого спектра современных устройств, от смартфонов и компьютеров до компонентов транспортных средств. Несмотря на широкое распространение, эти материалы создают серьезные проблемы из-за своей сложной структуры. Такие факторы, как микроструктура, дислокации и примеси, существенно влияют на их характеристики.

В промышленных применениях основной проблемой, связанной с поликристаллами, является появление мельчайших кристаллических дефектов, которые возникают из-за изменений напряжения и температуры. Эти дефекты, называемые дислокациями, могут нарушить расположение атомов внутри решетки, отрицательно влияя на электропроводность и общую эффективность. Понимание того, как формируются эти дислокации, имеет решающее значение для минимизации рисков сбоев в устройствах, в состав которых входят поликристаллические материалы.

Команда использовала 3D-модели, созданные искусственным интеллектом, для расшифровки сложностей этих поликристаллических материалов, которые являются обычным явлением в электронных устройствах. Благодарность за этот аспект исследования принадлежит Кенте Ямакоси.

Роль ИИ в открытиях

Под руководством профессора Норитаки Усами, преподавателя Тацуи Ёкои, доцента Хироаки Кудо и других сотрудников исследователи из Университета Нагои применили новый метод искусственного интеллекта для тщательного изучения данных изображений поликристаллического кремния, ключевого компонента солнечных панелей. Система искусственного интеллекта создала трехмерную виртуальную модель, помогая точно определить области, где скопления дислокаций ухудшают характеристики материала.

После идентификации этих кластеров команда использовала электронную микроскопию и теоретический анализ для изучения их формирования. Их результаты выявили закономерности напряжений внутри кристаллической решетки и выявили уникальные лестничные структуры на границах зерен. Эти образования, по-видимому, ответственны за возникновение дислокаций во время роста кристаллов. Профессор Усами отметил обнаружение характерной наноструктуры, связанной с этими дислокациями.

Влияние на науку о выращивании кристаллов

Это исследование имеет не только практическое значение, но и имеет значение для науки о росте и деформации кристаллов. По мнению Усами, модель Хаасена-Александра-Сумино (HAS), доминирующая теоретическая конструкция для понимания поведения дислокаций, могла упускать из виду некоторые дислокации.

Неожиданные открытия в устройстве атомов

После этого расчеты команды по расположению атомов в этих структурах выявили удивительно большие напряжения растягивающих связей вдоль краев лестничных структур, которые способствуют образованию дислокаций.

Профессор Усами выразил удивление и волнение своей команды, увидев наконец доказательства нарушений в этих структурах. Он предположил, что, контролируя направление распространения границы, можно будет регулировать образование скоплений дислокаций.

Заключение и перспективы на будущее

Профессор Усами заключил: «Благодаря интеграции эксперимента, теории и искусственного интеллекта в информатике поликристаллических материалов мы впервые объяснили эти явления в сложных поликристаллических материалах. Это исследование не только проливает свет на разработку универсальных рекомендаций по созданию высокоэффективных материалов, но и предполагает внести значительный вклад в разработку инновационных поликристаллических материалов. Его влияние может выйти за рамки солнечных батарей и охватить все: от керамики до полупроводников. Улучшение характеристик этих широко используемых материалов обещает социальную трансформацию».

Справка: Исследование Кенты Ямакоси и других под названием «Мультикристаллическая информатика в применении к мультикристаллическому кремнию для выяснения микроскопической первопричины образования дислокаций» было опубликовано 2 декабря 2023 года в журнале Advanced Materials. DOI: 10.1002/adma.202308599.

Часто задаваемые вопросы (FAQ) о поликристаллических дислокациях

Каковы основные выводы исследований поликристаллических материалов, проводимых с помощью искусственного интеллекта?

Исследования, проведенные учеными из Университета Нагои с использованием искусственного интеллекта, привели к новому пониманию дислокаций в поликристаллических материалах. Это открытие бросает вызов существующим научным моделям и имеет важное значение для улучшения характеристик материалов, используемых в электронике и солнечных элементах.

Как дислокации в поликристаллических материалах влияют на электронные устройства?

Дислокации в поликристаллических материалах, представляющие собой крошечные кристаллические дефекты, вызванные изменениями напряжения и температуры, могут нарушить регулярное расположение атомов в решетке. Это влияет на электропроводность и общую производительность электронных устройств и солнечных элементов.

Какую методологию использовали исследователи для изучения поликристаллических материалов?

Исследователи использовали новый искусственный интеллект для анализа данных изображений поликристаллического кремния и создали 3D-модели в виртуальном пространстве. Это помогло им определить области, в которых скопления дислокаций влияли на характеристики материала. Далее они использовали электронную микроскопию и теоретические расчеты для детального понимания.

Какое значение это исследование имеет для науки о выращивании кристаллов?

Это исследование имеет важные последствия для науки о росте и деформации кристаллов. Он бросает вызов модели Хаасена-Александра-Сумино (HAS), влиятельной теоретической системе, обнаружив дислокации, которые эта модель могла упустить.

Как эти исследования повлияют на будущее развитие поликристаллических материалов?

Ожидается, что исследования будут способствовать созданию инновационных поликристаллических материалов с улучшенными характеристиками. Это может произвести революцию в различных отраслях промышленности, начиная с производства солнечных батарей и заканчивая производством керамики и полупроводников, благодаря широкому использованию этих материалов в обществе.

Подробнее о поликристаллических дислокациях

  • Журнал передовых материалов
  • Исследования Университета Нагои
  • Искусственный интеллект в материаловедении
  • Достижения в области технологий солнечных батарей
  • Объяснение модели Хаасена-Александра-Сумино
  • Влияние дислокаций на электронные устройства
  • Исследования поликристаллического кремния
  • Научные разработки в области выращивания кристаллов
  • Электронная микроскопия в анализе материалов
  • Инновационные поликристаллические материалы

Вам также может понравиться

5 Комментарии

ЛюбопытныйУченик 1ТП2Т - 1ТП3Т

Только начал изучать материаловедение, для меня это немного сложно, но очень увлекательно, нужно больше узнать о дислокациях.

Отвечать
МатериалНаукаВентилятор 1ТП2Т - 1ТП3Т

Почитайте немного о модели HAS раньше, интересно видеть, как она подвергается сомнению новыми открытиями, я думаю, наука всегда развивается.

Отвечать
SolarCellЭнтузиаст 1ТП2Т - 1ТП3Т

Приятно слышать о достижениях в области технологий солнечных батарей, нам нужны более эффективные возобновляемые источники энергии, верно?

Отвечать
TechGeek47 1ТП2Т - 1ТП3Т

Я не эксперт, но использую ИИ для изучения этих материалов? это круто. показывает, как ИИ становится важной частью науки.

Отвечать
ДжонДоу123 1ТП2Т - 1ТП3Т

вау, это исследование звучит действительно новаторски, поликристаллические материалы очень важны во многих технологиях, которые мы используем каждый день!

Отвечать

Оставить комментарий

* Используя эту форму, вы соглашаетесь с хранением и обработкой ваших данных на этом сайте.

1ТП1Т — веб-ресурс, посвященный предоставлению актуальной информации о быстро меняющемся мире науки и технологий. Наша миссия — сделать науку и технологии доступными для всех через нашу платформу, объединяя экспертов, новаторов и ученых, чтобы поделиться своими знаниями и опытом.

Подписаться

Подпишитесь на мою рассылку, чтобы получать новые сообщения в блоге, советы и новые фотографии. Давайте оставаться в курсе!

© 2023 1ТП1Т

ru_RUРусский