06/2020/XNUMX (Tiêu điểm Nanowerk) Sóng mật độ điện tích (CDW) là một hiện tượng cơ học lượng tử, gây ra sự biến dạng trong cấu trúc tinh thể của một số kim loại có chiều thấp (1D hoặc 2D) khi nhiệt độ giảm. Cấu trúc tinh thể méo mó như vậy được gọi là giai đoạn CDW và điện trở suất của nó cao hơn nhiều so với pha đối xứng ban đầu. Do việc chuyển đổi giữa pha đối xứng và pha CDW cũng có thể được thực hiện bằng ứng dụng của điện trường ngoài, nên những vật liệu này rất quan trọng về mặt công nghệ và đã thu hút sự chú ý to lớn trong cộng đồng điện tử nano. Họ tìm thấy các ứng dụng trong điện toán trong bộ nhớ dựa trên memristor, mạch logic không có bóng bán dẫn và mạng nơ ron dao động. Sàng lọc tính toán nhanh chóng cho các đặc tính kỳ lạ và dành riêng cho ứng dụng trong vật liệu 2D (ví dụ như trật tự cấu trúc liên kết không tầm thường, chất sắt từ ở nhiệt độ cao, hoạt động xúc tác vượt trội, v.v.) ngày càng trở nên quan trọng. Dự đoán nhanh dựa trên nguyên tắc đầu tiên về các giai đoạn CDW trong vật liệu 2D vẫn chưa được báo cáo. Hiện tại, có sự khan hiếm lớn về vật liệu CDW 2D phù hợp cho các ứng dụng thiết bị điện tử nano. Chúng tôi thu hẹp khoảng cách này bằng cách phát triển một công cụ tính toán thông lượng cao tự động kết hợp kỹ thuật tìm kiếm cấu trúc dựa trên nguyên tắc đầu tiên và học máy không giám sát, giúp xác định các giai đoạn CDW từ một ô đơn vị có dị thường Kohn kế thừa. Phát hiện của chúng tôi đã được báo cáo trong Tạp chí Hóa học Vật lý (“Dự đoán thông lượng cao do máy điều khiển thông lượng của các pha sóng mật độ điện tích 2D”)
Quy trình làm việc tự động để tìm các pha sóng mật độ điện tích của vật liệu. Một quy ước đặt tên cụ thể đã được sử dụng trong suốt Thư này để xác định đúng các giai đoạn bình thường và CDW. Pha bình thường được gọi là Φ0,; pha CDW chỉ kém ổn định hơn Φ0 được gọi là Φ-1; pha chỉ kém ổn định hơn Φ-1 được đặt tên là Φ-2, và như thế. (In lại với sự cho phép của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ) (nhấp vào hình ảnh để phóng to) Mặc dù các kỹ thuật học máy hiện đang được sử dụng rộng rãi trong khoa học vật liệu, những nghiên cứu này chủ yếu liên quan đến hồi quy có giám sát để dự đoán các tính chất vật liệu nhất định. Ở đây, chúng tôi triển khai phân loại không giám sát, nhờ đó, chúng tôi tìm thấy một loạt các giai đoạn chưa được khám phá đối với các vật liệu CDW 2D được nghiên cứu rộng rãi như 1T-TaS2 và 2H-NbSeS2. Phương pháp được đề xuất không chỉ khám phá lại các pha CDW đã biết mà còn dự đoán một loạt các vật liệu CDW mới có thể tách rời dễ dàng (tổng cộng 30 vật liệu và 114 pha) cùng với các cấu trúc điện tử liên quan. Trong số nhiều ứng cử viên triển vọng, chúng tôi đặc biệt chú ý đến ZrTiSe4 và tiến hành phân tích toàn diện để hiểu rõ hơn về hiện tượng cơ học lượng tử có tên là 'Làm tổ trên bề mặt Fermi', nguyên nhân tạo ra khoảng cách bán dẫn đáng kể trong pha CDW của nó.
Xem một cuộc thảo luận của các tác giả của công trình này về khám phá sóng mật độ điện tích 2D dựa trên trí tuệ máy móc.
Phát hiện của chúng tôi có thể cung cấp các hướng dẫn hữu ích cho các nhà thực nghiệm và thúc đẩy ứng dụng thực tế của vật liệu CDW trong điện tử nano.
Được cung cấp bởi Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Thiết bị Quy mô Nano, Khoa Kỹ thuật Hệ thống Điện tử, Viện Khoa học Bangalore của Ấn Độ dưới dạng độc quyền của Nanowerk
