طراحی AI برای دانشمندان در حوزه “نانوساختار دوبعدی”

[ad_1]
یک گروه محققان موفق شدند یک سیستم محاسبات مصنوعی توسعه دهند که بتواند مواد دو بعدی جدید را شناسایی کند. این سیستم با استفاده از فناوری AI و الگوریتم‌های خود، ترکیبات شیمیایی را ایجاد و ساختار آن‌ها را با ساختار مواد دو بعدی مقایسه کرده و به تعویض عناصر و اتم‌ها، ساختار جدیدی را پیشنهاد می‌دهد. محاسبات تئوری عملکردی همچنین برای بررسی پایداری ترمودینامیکی این ساختار جدید استفاده می‌شود. این فناوری توانایی شناسایی چهار ترکیب دو بعدی جدید با فرمولاسیون مشخص را داشت که از نظر ترمودینامیکی پایدار هستند. این سیستم می‌تواند در طراحی مواد دو بعدی برای استفاده در دستگاه‌های نسل بعدی کاربرد داشته باشد. اما قبل از استفاده عملی در مقیاس گسترده، ترکیبات پیشنهادی باید در آزمایشگاه سنتز شوند.

به گزارش دیجیاتور، مواد دو بعدی مانند گرافن به دلیل خاصیت الکترونیکی، نوری و مکانیکی قابل توجه، علاقه زیادی را به خود جلب کرده است. با وجود مطالعه‌های زیادی که انجام شده، کمتر از ۱۰۰ ماده دوبعدی با موفقیت در آزمایشگاه‌ها سنتز شده است. این امر به شدت استفاده عملی آن‌ها در ترانزیستورها، سنسورها، باتری‌ها و سایر محصولات را محدود می‌کند.

به تازگی، محققان یک سیستم محاسبات مصنوعی ایجاد کرده‌اند که کشف و اعتبار سنجی مواد دوبعدی شیمیایی پایدار را خودکار می‌کند. این روش در حال حاضر چند گزینه جدید دوبعدی امیدوارکننده را که در تحقیقات پیشین از چشم محققان پنهان مانده بود، را پیدا کرد.

نتایج این تحقیق در قالب مقاله‌ای با عنوان “Discovery of ۲D Materials using Transformer Network-Based Generative Design” در نشریه Advanced Intelligent Systems به چاپ رسیده است.

از نظر تاریخی، مواد جدید از طریق آزمایش‌های آزمون و خطا توسط دانشمندان به دست می‌آید. اما فضای جستجوی گسترده، یافتن ترکیبات پایدار احتمالی را غیرممکن می‌کند. جیانجون هو از محققان این پروژه می‌گوید: مواد جدید بالقوه بسیار زیادی برای سنتز در آزمایشگاه‌ها وجود دارد. ما به ابزارهای محاسباتی نیاز داریم تا هوشمندانه این مواد را کشف کند. ماشین لرنینگ انسان‌ها را از حلقه کشف خارج می‌کند و به الگوریتم‌ها اجازه می‌دهد تا با جستجوی اطلاعات، خود را آموزش دهند.

این روش جدید، به عنوان ژنراتور ترانسفورمر مواد (MTG)، چندین مؤلفه AI را ادغام می‌کند. این فناوری AI از توانمندی خود برای ایجاد ترکیبات شیمیایی مختلف استفاده کرده و بعد با کمک الگوریتم‌های خود، این ترکیب شیمیایی را از نظر بلوری و ساختاری با هندسه مواد دوبعدی موجود مقایسه کرده و تلاش می‌کند تا با تعویض اتم‌ها و عناصر، ساختار جدیدی را پیشنهاد دهد. در ادامه AI با استفاده از محاسبات تئوری عملکردی چگال اقدام به بررسی میزان پایداری ترمودینامیکی این ساختار جدید می‌کند.

این AI موفق شد تا چهار ترکیب دو بعدی جدید با فرمولاسیون NiCl۴, IrSBr, CuBr۳, CoBrC را شناسایی کند که از نظر ترمودینامیکی پایدار هستند.

این فناوری می‌تواند به طور گسترده طراحی مواد دوبعدی به منظور استفاده در دستگاه‌های نسل بعدی را انجام دهد. اما قبل از پذیرش عملی در مقیاس گسترده، محققان باید سنتز برخی از ترکیبات پیشنهادی را در آزمایشگاه انجام دهند.

[ad_2]
در این متن، محققان با استفاده از سیستم محاسبات مصنوعی جدید توانسته‌اند چند ترکیب دو بعدی جدید را شناسایی کنند. این ترکیبات دارای پایداری ترمودینامیکی هستند. این فناوری می‌تواند به طراحی و ساخت مواد دو بعدی برای استفاده در دستگاه‌های نسل بعدی کمک کند. میزان تعداد مواد دوبعدی پایدار در آزمایشگاه‌ها بسیار بیشتر از تعداد موادی است که تاکنون سنتز شده‌اند. نتایج این تحقیق‌ در نشریه Advanced Intelligent Systems منتشر شده است.