Ana Sayfa Güncel Makaleler Malzemelerin özelliklerini geliştirmek için yapay zekanın kullanılması

Malzemelerin özelliklerini geliştirmek için yapay zekanın kullanılması

77
0
  Okuma Süresi:   Bu yazıyı  " 7 "  dakikada okuyabiliriniz.
Yapay zeka
Yapay zeka
Sitemin tek geliri olan reklamları görüntülemek için AdBlock eklentinizi kapatırsanız sevinirim 🙂

Bir parça yarı iletkene veya başka kristalli bir malzemeye sadece bir miktar zorlanma uygulamak, yapısındaki atomların düzenli olarak düzenlenmesine, elektrik iletme, ışık iletme veya ısı iletme gibi özelliklerinde çarpıcı değişikliklere neden olabilir.

Şimdi, MIT ve Rusya ve Singapur’daki bir araştırma ekibi, gelecekteki ileri teknoloji cihazlar için ileri materyaller üzerine yeni araştırma yolları açarak potansiyel olarak bu değişiklikleri öngörmek ve kontrol etmek için yapay zekayı kullanmanın yollarını buldu.

Bulgular bu hafta Ulusal Bilimler Akademisi Bildirilerinde, MIT nükleer bilimi ve mühendisliği profesörü ve malzeme bilimi ve mühendisliği Ju Li, MIT Baş Araştırma Bilimcisi Ming Dao ve MIT yüksek lisans öğrencisi Zhe Shi’nin yazdığı bir bildiride yayınlandı.

Rusya’daki Skolkovo Bilim ve Teknoloji Enstitüsü’ndeki Evgeni Tsymbalov ve Alexander Shapeev ile MIT’deki eski mühendislik dekanı ve şu anda Singapur’daki Nanyang Teknoloji Üniversitesi başkanı olan Vannevar Bush Profesörü Emeritus ve Subra Suresh ile birlikte.

Zaten MIT’deki önceki çalışmalara dayanarak, bazı silikon işlemci yongalarına bir dereceye kadar elastik zorlanma dahil edildi. Yapıdaki yüzde 1’lik bir değişiklik bile, bazı durumlarda elektronların malzeme içinde daha hızlı hareket etmesine izin vererek cihazın hızını yüzde 50 artırabilir.

Şu anda Hong Kong Şehri Üniversitesinde eski bir MIT gazetesi olan Suresh, Dao ve Yang Lu tarafından yapılan son araştırmalar, doğada bulunan en güçlü ve en zorlu malzeme olan elmasın bile en az% 9 oranında elastik olarak gerilebileceğini gösterdi. nanometre büyüklüğünde iğneler şeklindedir.

Li ve Yang benzer şekilde, nano ölçekli silikon tellerinin tamamen elastik olarak% 15’ten daha fazla gerilebileceğini gösterdi. Bu keşifler, malzemelerin özelliklerinde daha çarpıcı değişikliklerle cihazların nasıl üretilebileceğini keşfetmek için yeni yollar açtı.

Sipariş yapılan gerilme

Kalıcı, statik bir değişiklik üreten kimyasal doping gibi bir malzemenin özelliklerini değiştirmenin diğer yollarından farklı olarak, gerilme mühendisliği özelliklerin anında değiştirilmesine izin verir. “Zorlanma, dinamik olarak açıp kapatabileceğiniz bir şey” diyor Li.

Ancak, zorlama mühendislik malzemelerinin potansiyeli göz korkutucu olasılıklar yelpazesi tarafından engellenmiştir. Gerilme altı farklı yoldan herhangi biriyle (her biri içeriye veya dışarıya gerginlik yaratabilecek üç farklı boyutta) ve neredeyse sonsuz dereceli derecelendirmelerle uygulanabilir, bu nedenle tüm olasılıkların keşfedilmesi pratik değildir. sadece deneme yanılma yoluyla. Li, “Elastik gerinme alanının tamamını belirlemek istiyorsak, hızla 100 milyon hesaplamaya ulaşır” diyor.

Bu takımın yeni makine öğrenme yöntemleri uygulaması kurtarmaya gelir, belirli bir amaç için belirli bir özellik setini elde etmek için olasılıkları araştırmanın ve zorlama derecesinin uygun miktar ve yönüne yönlendirmenin sistematik bir yolunu sağlar. Li, “Şimdi bu çok yüksek hassasiyete sahip bir yönteme sahibiz” diyor ve gerekli hesaplamaların karmaşıklığını büyük ölçüde azaltıyor.

Suresh, “Bu çalışma, malzeme fiziği, yapay zeka, hesaplama ve makine öğrenimi gibi uzak mesafelerdeki son gelişmelerin, endüstri uygulaması için güçlü etkileri olan bilimsel bilgileri ilerletmek için nasıl bir araya getirilebileceğinin bir örneğidir” diyor.

Araştırmacılar, yeni yöntemin iletişim, bilgi işlem ve enerji uygulamaları için kullanım alanı bulabilen elektronik, optoelektronik ve fotonik aygıtlar için tam olarak ayarlanmış materyaller oluşturma olanakları sağlayabileceğini söyledi.

Ekip, gerginliğin hem silikon hem de elmastaki yarı iletkenlerin temel bir elektronik özelliği olan bant aralığı üzerindeki etkilerini inceledi. Yapay sinir ağ algoritmalarını kullanarak, farklı miktarların ve zorlanma yönlerinin bant aralığını nasıl etkileyeceğini yüksek doğrulukla tahmin edebildiler.

Bir bant aralığının “ayarlanması”, silikon güneş pili gibi bir cihazın, kablo tesisatı için tasarlandığı türden bir enerji kaynağı ile daha kesin bir şekilde eşleşmesini sağlayarak verimliliğini arttırmada kilit bir araç olabilir.

Örneğin, bant aralığını hassas şekilde ayarlayarak, güneş ışığını yakalamada etkili olan ancak kalınlığının sadece binde biri kadar olan bir silikon güneş pili yapmak mümkün olabilir. Teoride, malzeme “yarı iletkenden metale bile değişebilir ve eğer seri üretimli bir üründe yapılabiliyorsa birçok uygulamaya sahip olabilir” diyor Li.

Bazı durumlarda, malzemeyi güçlü bir elektrik alanına koymak veya kimyasal olarak değiştirmek gibi başka yollarla benzer değişiklikler yapmak mümkün olsa da, bu değişiklikler malzemenin davranışı üzerinde birçok yan etkiye sahipken, suşu değiştirmenin daha az tarafı vardır

Örneğin, Li, elektrostatik bir alanın genellikle cihazın çalışmasına müdahale ettiğini, çünkü elektriğin içinden akma şeklini etkilediğini açıklar. Türün değiştirilmesi, böyle bir girişim oluşturmaz.

Diamond’un potansiyeli

Diamond, yarı iletken bir malzeme olarak büyük bir potansiyele sahip olsa da, silikon teknolojisine kıyasla hala başlangıç ​​aşamasında. Li, “Bu, elektrik akımının negatif ve pozitif taşıyıcılarının elmas içinde serbestçe hareket etme biçimine değinerek, yüksek taşıyıcı hareketliliğine sahip uç bir malzeme” diyor. Bu nedenle, elmas bazı yüksek frekanslı elektronik cihazlar ve güç elektroniği için ideal olabilir.

Bazı önlemlere göre, Li, elmasın potansiyel olarak silikondan 100.000 kat daha iyi performans gösterebileceğini söylüyor. Ancak, elmas katmanlarını büyük bir alt tabakaya koymak için henüz kimsenin iyi ve ölçeklenebilir bir yol bulamadığı gerçeği dahil, başka kısıtlamaları var. Materyal ayrıca yarı iletken üretiminin önemli bir bölümünü “katlamak” veya başka atomları sokmak zordur.

Malzemeyi, gerginliğin miktarını ve yönünü değiştirmek üzere ayarlanabilen bir çerçeveye monte ederek, Dao, dopant davranışını değiştirirken “önemli bir esnekliğe sahip olabiliriz” diyor.

Li, bu çalışmanın, özellikle türün materyallerin bant aralığı üzerindeki etkilerine odaklanmasına karşın, “yöntem,” elektronik özelliklerin yanı sıra fotonik ve manyetik davranış gibi diğer özelliklerin de etkilediği diğer yönlere “genelleştirilebilir” olduğunu söyledi.

Şu an ticari yongalarda kullanılan yüzde 1’lik gerilimden, birçok yeni uygulama açıldı ve şimdi bu takımın yüzde 10’luk gerilimlerin kırılmadan mümkün olduğunu gösterdi. “Yüzde 7’den fazla baskıya ulaştığınızda, malzemede gerçekten çok şey değiştiriyorsunuz” diyor.

Li, “Bu yeni yöntem potansiyel olarak benzeri görülmemiş malzeme özelliklerinin tasarımına yol açabilir” diyor. “Ancak, zorlamanın nasıl uygulanacağını ve bir çip üzerinde 100 milyon transistöre yönelik işlemin nasıl ölçeklendirileceğini (ve hiçbirinin başarısız olamayacağından emin olmak için) daha fazla çalışmaya ihtiyaç duyulacak.”

CEVAP VER

Lütfen yorumunuzu giriniz!
Lütfen isminizi buraya giriniz