Forscher am MIT sowie in Russland und Singapur sind jetzt mit künstlicher Intelligenz um die Änderungen zu bestimmen, die an Halbleitern oder anderen kristallinen Materialien vorgenommen werden sollen. Diese Materialien sind so empfindlich, dass nur eine geringe Belastung ihre Eigenschaften dramatisch verändern kann, z. B. ihre Fähigkeit, Elektrizität zu steuern, Wärme zu leiten und vieles mehr.
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Dehnungstechnik
Diese Arten der Änderung werden als Dehnungstechnik bezeichnet und bieten im Gegensatz zu anderen Methoden zur Änderung der Materialeigenschaften, wie z. B. chemisches Dotieren, viel Flexibilität. „Dehnung kann dynamisch ein- und ausgeschaltet werden“, sagte MIT-Professor für Nuklearwissenschaft und -technik sowie für Materialwissenschaft und -technik Ju Li.
Bisher waren die nahezu endlosen Möglichkeiten, die die Dehnungstechnik bieten kann, ein Problem bei der Ableitung des Endprodukts. Die Dehnung kann auf sechs verschiedene Arten und mit nahezu unendlichen Gradabstufungen angewendet werden. “Sie wächst schnellzu 100 Millionen Berechnungen, wenn wir den gesamten elastischen Dehnungsraum abbilden wollen “, sagte Li.
Aus diesem Grund hat sich das Team für maschinelles Lernen entschieden, um alle endlosen Möglichkeiten zu sortieren. „Jetzt haben wir diese sehr hochgenaue Methode, die die Komplexität der erforderlichen Berechnungen drastisch reduziert“, fügte Li hinzu.
"Diese Arbeit ist ein Beispiel dafür, wie die jüngsten Fortschritte in scheinbar weit entfernten Bereichen wie Materialphysik, künstliche Intelligenz, Computer und maschinelles Lernen zusammengeführt werden können, um wissenschaftliche Erkenntnisse zu erweitern, die starke Auswirkungen auf die Anwendung in der Industrie haben", sagte Subra Suresh, emeritierter Vannevar Bush-Professor und ehemaliger Dekan für Ingenieurwissenschaften am MIT und derzeitiger Präsident der Nanyang Technological University in Singapur.
Diese neuartige Methode öffnet jetzt Türen zum Erstellen fortschrittliche Materialien für zukünftige High-Tech-Geräte. Es hat auch Anwendungen bei der Verwendung von Diamanten als Halbleiter.
Diamantanwendungen
"Es ist ein extremes Material mit hoher Trägermobilität", sagte Li. Der Forscher argumentiert, dass Diamant mit den richtigen Änderungen möglicherweise funktionieren könnte. 100.000 mal besser als Silizium.
Jetzt hoffen die Forscher, ihren neuen Ansatz auch bei Diamanten anwenden zu können. Und obwohl Diamanten ihre eigenen spezifischen Einschränkungen haben, glauben die Wissenschaftler, dass ihr neues Modell sie angehen kann.
„Diese neue Methode könnte möglicherweise dazu führen, dass beispiellose Materialeigenschaften entwickelt werden“, sagt Li. „Es sind jedoch noch viele weitere Arbeiten erforderlich, um herauszufinden, wie die Belastung auferlegt werden kann und wie der Prozess dafür skaliert werden kann. 100 Millionen Transistoren auf einem Chip [und stellen Sie sicher, dass] keiner von ihnen ausfallen kann. ”
Dennoch kann das Potenzial dieses neuen Ansatzes nicht geleugnet werden.
„Diese innovative neue Arbeit zeigt das Potenzial, die Entwicklung exotischer elektronischer Eigenschaften in gewöhnlichen Materialien durch große elastische Dehnungen erheblich zu beschleunigen“, sagte Evan Reed, Associate Professor für Materialwissenschaft und Werkstofftechnik an der Stanford University, der an dieser Forschung nicht beteiligt war"Es beleuchtet die Möglichkeiten und Grenzen, die die Natur für ein solches Dehnungstechnik bietet, und es wird für ein breites Spektrum von Forschern von Interesse sein, die an wichtigen Technologien arbeiten."
Die Studie ist im veröffentlicht Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften.