Diamantový uhlík se vytváří odlišně od toho, co bylo věřeno - strojové učení umožňuje vývoj nového modelu

2008 Peter Joseph - Zeitgeist Addendum (1920x1080) (Červen 2019).

Anonim

Výzkumní pracovníci na Aalto University a Cambridge University učinili významný průlom v oblasti výpočetní techniky spojením atomového modelování a strojového učení. Poprvé byla metoda použita k realistickému modelování toho, jak se na atomové úrovni vytváří amorfní materiál: to je materiál, který nemá pravidelnou krystalickou strukturu. Očekává se, že tento přístup bude mít dopad na výzkum mnoha dalších materiálů.

"Tajemstvím našeho úspěchu je strojové učení, pomocí něhož můžeme modelovat chování tisíců atomů po dlouhou dobu. Tímto způsobem jsme získali přesnější model, " vysvětluje postdoktorský výzkumník Miguel Caro.

Simulace týmu odhalují, že diamantový uhlíkový film se vytváří na atomové úrovni jiným způsobem, než se předpokládalo. Převládající porozumění za posledních 30 let o mechanismu tvorby amorfního uhlíkového filmu bylo založeno na předpokladech a nepřímých experimentálních výsledcích. Až dosud nebyl k dispozici ani dobrý ani ani přiměřený model atomové úrovně. Nová metoda nyní převrátila dřívější kvalitativní modely a poskytla přesný obraz formovacího mechanismu na úrovni atomů.

"Dříve jsme si mysleli, že se tvoří amorfní uhlíkové filmy, když jsou atomy na malé ploše zabalené. Ukázali jsme, že mechanické rázové vlny mohou způsobit tvorbu atomů podobných kosočtverce dále od místa, kde napadající atomy zasáhly cíl, říká Caro, který provedl simulace na superpočítačích CSC (IT Center for science) a modeloval uložení desítek tisíc atomů.

Výsledky otevírají významné nové možnosti výzkumu

Existuje mnoho různých použití pro amorfní uhlík. Používá se jako nátěr v mnoha mechanických aplikacích, jako jsou například automobilové motory. Navíc materiál lze také použít pro lékařské účely a v různých energetických, biologických a environmentálních aplikacích.

"Pro nás je nejdůležitější aplikací biosenzory. Pro identifikaci různých biomolekul jsme použili velmi tenké vrstvy amorfního uhlíku, přičemž v těchto aplikacích je obzvláště důležité znát elektrické, chemické a elektrochemické vlastnosti filmů a být schopni přizpůsobit materiál pro určitou aplikaci, "vysvětluje profesor Tomi Laurila.

Dr. Volker Deringer, Leverhulme Early Career Fellow, je obzvláště nadšený tím, že používá tyto metody pro amorfní materiály.

"Spojení bylo velkým úspěchem, " uzavírají Deringer a Caro, kteří pokračují ve spolupráci mezi svými institucemi prostřednictvím průběžných návštěv. Tým očekává, že jejich přístup pomůže mnoha dalším při výzkumu experimentálních materiálů, protože může poskytnout informace o materiálech s mírou přesnosti blízkou kvantovým mechanickým metodám, ale zároveň může využívat tisíce atomů a dlouhé simulační časy. Oba jsou velmi důležité pro realistický obraz procesů v experimentech.

"Jsem obzvláště nadšený tím, jaké možnosti nabízí tato metoda pro další výzkum. Tento model na úrovni atomů vytváří ověřitelně správné výsledky, které výjimečně odpovídají experimentálním výsledkům a odhalují poprvé jaderné jevy za výsledky "Pomocí modelu můžeme například předpovídat, jaký povrch uhlíku by byl nejlepší pro měření neurotransmiterů dopaminem a serotoninem, " říká Laurila.

menu
menu