28 Mart 2024 (Nanowerk Haberleri) Karmaşık kristal malzemelerin yüzey özellikleri, yeni bir bilgisayar tabanlı yöntem sayesinde yalnızca temel fizik yasaları kullanılarak güvenilir ve otomatik olarak hesaplanabilmektedir. Yöntem, fotovoltaik, pil veya veri iletimi gibi önemli teknolojiler için yeni malzeme arayışını hızlandırabilir. Bilgisayar destekli yöntemler, fotovoltaik, piller ve veri iletimi gibi önemli teknolojiler için yeni malzeme arayışında giderek daha güçlü bir araç haline geliyor. Oldenburg Üniversitesi Fizik Enstitüsü'nden Prof. Dr. Caterina Cocchi ve Holger-Dietrich Saßnick, doğrudan fizik kurallarının (ilk prensipler) seviyesinden başlayarak kristal malzemelerin yüzey özelliklerini hesaplamak için yüksek verimli otomatikleştirilmiş bir yöntem geliştirdiler. Dergide yayınlanan bir makalede npj hesaplamalı materyaller (“Yüzey özelliklerinin otomatik analizi: sezyum tellür örneği”), bunun enerji sektörü gibi kilit alanlardaki uygulamalar için ilgili malzemelerin aranmasını hızlandırabileceğini bildiriyorlar. Ayrıca süreci daha da hızlandırmak için yöntemi yapay zeka ve makine öğrenme teknikleriyle birleştirmeyi planlıyorlar.
Oldenburg araştırmacılarının programı, bir kristalin yapısı hakkında az miktardaki temel bilgiye dayanarak karmaşık yeni malzemelerin özelliklerini hesaplıyor. (Resim: Oldenburg Üniversitesi / EST grubu) İki fizikçi, şu ana kadar benzer yöntemlerin yüzeyler yerine dökme malzemelere odaklandığını açıklıyor. Oldenburg Üniversitesi Teorik Katı Hal Fiziği araştırma grubuna başkanlık eden Cocchi, "Enerji dönüşümü, üretimi ve depolanmasıyla ilgili tüm süreçler yüzeylerde gerçekleşiyor" diyor. Bununla birlikte, yüzeylerin malzeme özelliklerini hesaplamak, tam kristallere göre çok daha zorlayıcıdır çünkü yüzey yüzeyleri, kristal yapıdaki kusurlar veya bir kristalin eşit olmayan büyümesi gibi faktörlerden dolayı sıklıkla karmaşık bir yapıya sahiptir, diye açıklıyor. Bu karmaşıklık, malzeme bilimi alanındaki araştırmacılar için sorun teşkil ediyor: Cocchi, "Deneylerde numunelerin özelliklerini açıkça belirlemek çoğu zaman mümkün olmuyor" diyor. Bu, Cocchi ve meslektaşı Saßnick'i yeni bileşiklerin özelliklerinin yüksek kalitede taranması için otomatik bir prosedür geliştirmeye motive etti. Çalışmalarının sonucu, girdi olarak yalnızca bir bileşiğin kimyasal bileşimini gerektiren aim2dat bilgisayar programına dahil edildi. Kristalin yapısı hakkındaki bilgiler mevcut veri tabanlarından elde edilmektedir. Yazılım daha sonra malzemenin yüzeyinin kimyasal olarak stabil olduğu koşulları hesaplar. İkinci adımda, temel özellikleri, özellikle de elektronları iletim durumlarına uyarmak veya kendilerini bir yüzeyden ayırmak için gereken enerjiyi belirler. Bu parametre örneğin güneş enerjisini elektriğe dönüştüren malzemelerde önemli bir rol oynar. “Hesaplamalarımızda herhangi bir varsayımda bulunmuyoruz; Cocchi, yalnızca kuantum mekaniğinin temel denklemlerini kullanıyoruz, bu nedenle sonuçlarımız çok güvenilir” diye açıklıyor. İki bilim adamı, yarı iletken sezyum tellür kullanarak yöntemin uygulanabilirliğini gösterdi. Parçacık hızlandırıcılarda elektron kaynağı olarak kullanılan bu malzemenin kristalleri dört farklı formda oluşabiliyor. Saßnick, "Malzeme numunelerinin bileşimini ve kalitesini deneylerde kontrol etmek zordur" diye belirtiyor. Yine de Oldenburg araştırmacıları, sezyum tellür kristallerinin farklı konfigürasyonlarının fiziksel özelliklerinin ayrıntılı bir analizini gerçekleştirebildiler. Cocchi ve Saßnick, yazılımı herkesin erişebileceği bir program kütüphanesine yerleştirdiler, böylece diğer araştırmacılar da prosedürü kullanabilir ve geliştirebilirler. Cocchi, "Metodumuz, enerji sektöründeki her türlü uygulama için yeni malzemeleri ve özellikle fiziksel ve yapısal olarak karmaşık katıları keşfetmeye yönelik bir araç olarak büyük bir potansiyele sahip" diyor.
Oldenburg araştırmacılarının programı, bir kristalin yapısı hakkında az miktardaki temel bilgiye dayanarak karmaşık yeni malzemelerin özelliklerini hesaplıyor. (Resim: Oldenburg Üniversitesi / EST grubu) İki fizikçi, şu ana kadar benzer yöntemlerin yüzeyler yerine dökme malzemelere odaklandığını açıklıyor. Oldenburg Üniversitesi Teorik Katı Hal Fiziği araştırma grubuna başkanlık eden Cocchi, "Enerji dönüşümü, üretimi ve depolanmasıyla ilgili tüm süreçler yüzeylerde gerçekleşiyor" diyor. Bununla birlikte, yüzeylerin malzeme özelliklerini hesaplamak, tam kristallere göre çok daha zorlayıcıdır çünkü yüzey yüzeyleri, kristal yapıdaki kusurlar veya bir kristalin eşit olmayan büyümesi gibi faktörlerden dolayı sıklıkla karmaşık bir yapıya sahiptir, diye açıklıyor. Bu karmaşıklık, malzeme bilimi alanındaki araştırmacılar için sorun teşkil ediyor: Cocchi, "Deneylerde numunelerin özelliklerini açıkça belirlemek çoğu zaman mümkün olmuyor" diyor. Bu, Cocchi ve meslektaşı Saßnick'i yeni bileşiklerin özelliklerinin yüksek kalitede taranması için otomatik bir prosedür geliştirmeye motive etti. Çalışmalarının sonucu, girdi olarak yalnızca bir bileşiğin kimyasal bileşimini gerektiren aim2dat bilgisayar programına dahil edildi. Kristalin yapısı hakkındaki bilgiler mevcut veri tabanlarından elde edilmektedir. Yazılım daha sonra malzemenin yüzeyinin kimyasal olarak stabil olduğu koşulları hesaplar. İkinci adımda, temel özellikleri, özellikle de elektronları iletim durumlarına uyarmak veya kendilerini bir yüzeyden ayırmak için gereken enerjiyi belirler. Bu parametre örneğin güneş enerjisini elektriğe dönüştüren malzemelerde önemli bir rol oynar. “Hesaplamalarımızda herhangi bir varsayımda bulunmuyoruz; Cocchi, yalnızca kuantum mekaniğinin temel denklemlerini kullanıyoruz, bu nedenle sonuçlarımız çok güvenilir” diye açıklıyor. İki bilim adamı, yarı iletken sezyum tellür kullanarak yöntemin uygulanabilirliğini gösterdi. Parçacık hızlandırıcılarda elektron kaynağı olarak kullanılan bu malzemenin kristalleri dört farklı formda oluşabiliyor. Saßnick, "Malzeme numunelerinin bileşimini ve kalitesini deneylerde kontrol etmek zordur" diye belirtiyor. Yine de Oldenburg araştırmacıları, sezyum tellür kristallerinin farklı konfigürasyonlarının fiziksel özelliklerinin ayrıntılı bir analizini gerçekleştirebildiler. Cocchi ve Saßnick, yazılımı herkesin erişebileceği bir program kütüphanesine yerleştirdiler, böylece diğer araştırmacılar da prosedürü kullanabilir ve geliştirebilirler. Cocchi, "Metodumuz, enerji sektöründeki her türlü uygulama için yeni malzemeleri ve özellikle fiziksel ve yapısal olarak karmaşık katıları keşfetmeye yönelik bir araç olarak büyük bir potansiyele sahip" diyor.
- SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
- PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
- PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
- PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
- PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
- Kaynak: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64945.php
