AI model s fyzikou objevil 31 nových materiálů pro menší a úspornější elektroniku

Předpovídání vlastností materiálů je v materiálové vědě stále velkou výzvou, často vyžadující složité a výpočetně náročné kalkulace. Zvláště důležité je pochopení, jak materiály reagují na elektrická pole, což je zásadní pro vývoj elektronických zařízení nové generace.

Předpovídání vlastností materiálů je v materiálové vědě stále velkou výzvou, často vyžadující složité a výpočetně náročné kalkulace. Zvláště důležité je pochopení, jak materiály reagují na elektrická pole, což je zásadní pro vývoj elektronických zařízení nové generace. Tým vědců z japonské Tohoku University, vedený studentem Atsushim Takigawou, ve spolupráci s lektorem Shinem Kiyoharou a profesorem Yu Kumagaiem, vyvinul novou metodu založenou na umělé inteligenci, která umožňuje rychlé prověřování tisíců materiálů a urychluje identifikaci slibných kandidátů.

Klíčovou vlastností tohoto přístupu je integrace umělé inteligence s fyzikálním modelováním, což vede k výrazně vyšší přesnosti než u konvenčních metod. Namísto přímé predikce komplexních vlastností, jako je dielektrická konstanta, model nejprve vyhodnocuje základnější parametry. Patří sem například Bornovy efektivní náboje, které popisují, jak atomy reagují na elektrická pole, a fononové vlastnosti, které zachycují atomové vibrace v materiálu. Tyto komponenty jsou následně kombinovány k rekonstrukci celkové materiálové vlastnosti. Atsushi Takigawa zdůrazňuje, že díky tomu, že umělá inteligence je „naučena“ základní fyzice a odhaluje, jak se materiál chová, mohou být předpovědi nejen rychlejší, ale také spolehlivější, což umožňuje rychlé prověřování špičkových materiálů.

S využitím tohoto modelu vědci provedli rozsáhlé prověřování více než 8 000 oxidových materiálů a nakonec identifikovali 31 dosud neznámých oxidových materiálů s vysokou dielektrickou konstantou. Jedná se o významný pokrok, neboť dielektrické materiály jsou široce používány v každodenních elektronických technologiích, včetně chytrých telefonů a počítačů. Dielektrická konstanta popisuje, jak dobře materiál reaguje na elektrické pole: čím vyšší je, tím efektivněji může materiál ukládat a spravovat elektrickou energii; čím nižší je, tím slabší je jeho odezva. Materiály s vysokou dielektrickou konstantou umožňují menší, účinnější a výkonnější elektronické součástky, jako jsou kondenzátory. V praxi to může zlepšit zpracování signálů v zařízeních a zároveň snížit spotřebu energie. Zlepšení této vlastnosti by tak mohlo vést k výkonnější elektronice a podpořit vývoj energeticky úspornějších a udržitelnějších technologií.