Teknoloji

Yapay Zeka Odaklı Keşif: Çok Kristalli Malzemelerin Gizemleri Çözüldü

Yapay Zeka Odaklı Keşif: Çok Kristalli Malzemelerin Gizemleri Çözüldü

Araştırmacılar, çok kristalli malzemelerdeki dislokasyonlara ilişkin yeni bilgiler ortaya çıkarmak, mevcut bilimsel modellere meydan okumak ve elektronik ve güneş pillerinde gelişmiş malzeme performansının önünü açmak için yapay zekadan yararlandı.

Japonya’daki Nagoya Üniversitesi’ndeki bilim adamları, bilgi ekipmanlarında, güneş pillerinde ve elektronik cihazlarda yaygın olarak kullanılan ve bu tür cihazların verimliliğini azaltabilen çok kristalli malzemelerde dislokasyon adı verilen küçük kusurları anlamak için yapay zekayı kullandılar. Bulgular Advanced Materials dergisinde yayınlandı .

Çok Kristalli Malzemelerin Zorlukları Modern yaşamımızda kullandığımız hemen hemen her cihazda polikristal bileşen bulunmaktadır. Akıllı telefonunuzdan bilgisayarınıza, arabanızdaki metal ve seramiklere kadar. Buna rağmen çok kristalli malzemelerin karmaşık yapıları nedeniyle kullanımı zordur. Çok kristalli bir malzemenin performansı, bileşiminin yanı sıra karmaşık mikro yapısından, dislokasyonlarından ve safsızlıklarından da etkilenir. Endüstride polikristallerin kullanılmasıyla ilgili en büyük sorun, stres ve sıcaklık değişimlerinden kaynaklanan küçük kristal kusurlarının oluşmasıdır. Bunlar dislokasyonlar olarak bilinir ve kafes içindeki atomların düzenli düzenini bozarak elektrik iletimini ve genel performansı etkileyebilir. Çok kristalli malzemeler kullanan cihazlarda arıza olasılığını azaltmak için bu dislokasyonların oluşumunu anlamak önemlidir.

Yapay Zeka Odaklı Keşif Nagoya Üniversitesi’nde Profesör Noritaka Usami liderliğindeki ve Öğretim Görevlisi Tatsuya Yokoi ve Doçent Hiroaki Kudo ve işbirlikçilerinden oluşan bir araştırma ekibi, güneş panellerinde yaygın olarak kullanılan, polikristalin silikon adı verilen bir malzemenin görüntü verilerini analiz etmek için yeni bir yapay zeka kullandı. Yapay zeka, sanal alanda bir 3 boyutlu model oluşturarak ekibin, dislokasyon kümelerinin malzemenin performansını etkilediği alanları belirlemesine yardımcı oldu.

Dislokasyon kümelerinin alanlarını belirledikten sonra araştırmacılar, bu alanların nasıl oluştuğunu anlamak için elektron mikroskobu ve teorik hesaplamaları kullandılar. Kristal kafesteki gerilim dağılımını ortaya çıkardılar ve kristal taneleri arasındaki sınırlarda merdiven benzeri yapılar buldular. Bu yapıların kristal büyümesi sırasında dislokasyonlara neden olduğu görülmektedir. Usami, “Çok kristalli yapılardaki dislokasyonlarla ilişkili kristallerde özel bir nano yapı bulduk” dedi.

Kristal Büyüme Bilimine Etkileri Pratik sonuçlarının yanı sıra, bu çalışma kristal büyümesi ve deformasyon bilimi için de önemli çıkarımlara sahip olabilir. Haasen-Alexander-Sumino (HAS) modeli, malzemelerdeki dislokasyonların davranışını anlamak için kullanılan etkili bir teorik çerçevedir. Ancak Usami, Haasen-Alexander-Sumino modelinin gözden kaçırdığı dislokasyonları keşfettiklerine inanıyor.

Atom Düzenlemesine Yeni Bakışlar Ekip bu yapılardaki atomların dizilişini hesapladığında, merdiven benzeri yapıların kenarları boyunca dislokasyon oluşumunu tetikleyen beklenmedik derecede büyük gerilme bağ gerilimleri buldukları için kısa bir süre sonra başka bir sürpriz yaşandı. Usami’nin açıkladığı gibi: “Yıllardır bu konu üzerinde çalışan uzmanlar olarak, sonunda bu yapılardaki dislokasyonların varlığının kanıtını görmek bizi hem şaşırttı hem de heyecanlandırdı. Bu, sınırın yayılma yönünü kontrol ederek dislokasyon kümelerinin oluşumunu kontrol edebileceğimizi öne sürüyor.”

Sonuç ve Geleceğe Yönelik Çıkarımlar Usami şöyle devam etti: “Deney, teori ve yapay zekayı birleştiren çok kristalli malzeme bilişimi aracılığıyla nano ölçekli bölgeleri çıkararak ve analiz ederek , karmaşık çok kristalli malzemelerdeki fenomenlerin bu şekilde açıklığa kavuşturulmasını ilk kez mümkün kıldık.” “Bu araştırma, yüksek performanslı malzemeler için evrensel yönergeler oluşturmanın yolunu aydınlatıyor ve yenilikçi çok kristalli malzemelerin yaratılmasına katkıda bulunması bekleniyor. Bu araştırmanın potansiyel etkisi güneş pillerinin ötesine geçerek seramikten yarı iletkenlere kadar her şeye uzanıyor . Çok kristalli malzemeler toplumda yaygın olarak kullanılıyor ve bu malzemelerin geliştirilmiş performansı toplumda devrim yaratma potansiyeline sahip.”

İlgili Makaleler

Bir yanıt yazın

E-posta adresiniz yayınlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Başa dön tuşu