KI enthüllt "unsichtbare chemische Reaktionskarte"
Wegweisend für die Entwicklung von Halbleitermaterialien der nächsten Generation
Anzeigen
Das Team von Professor Joongoo Kang vom Fachbereich Physik und Chemie der DGIST (Präsident Kunwoo Lee) und das Team von Professor Sohee Jeong vom Fachbereich Energiewissenschaften der Sungkyunkwan-Universität haben eine Technologie entwickelt, die die synthetischen Reaktionswege von Halbleiter-Nanokristallen (kolloidale Quantenpunkte) mithilfe künstlicher Intelligenz (KI) visualisiert. Diese innovative Errungenschaft ermöglicht es der KI, komplexe chemische Reaktionsabläufe zu analysieren, die durch Experimente allein nur schwer zu verstehen sind, und sie intuitiv wie eine "U-Bahn-Karte" darzustellen. Es wird erwartet, dass sie die Entwicklung von Anzeige- und Sensormaterialien der nächsten Generation erheblich beschleunigen wird.
Halbleiter-Nanokristalle (kolloidale Quantenpunkte) sind nanometergroße Halbleiterpartikel und Nanomaterialien der nächsten Generation, deren Absorptions- und Emissionsfarbe und -intensität präzise durch die Größe gesteuert werden können. Sie sind ein Schlüsselmaterial für Displays mit hoher Farbreproduzierbarkeit und ziehen die Aufmerksamkeit globaler Unternehmen wie Samsung Display als innovative Quantenpunkt-Lumineszenzmaterialien auf sich. Auch im Bereich der Infrarotkameras und -sensoren gewinnen sie zunehmend an Bedeutung.
Die Untersuchung und Aufdeckung der Schritte, die an der Bildung der einzelnen Nanokristalle beteiligt sind, ist jedoch eine große Herausforderung. Bisher mussten die Forscher die Reaktionswege auf der Grundlage begrenzter experimenteller Daten mit einer Methode abschätzen, die einer "Inferenz" ähnelt, was ihre Fähigkeit, die Ergebnisse genau zu interpretieren, aufgrund der unzureichenden Daten und des komplexen Reaktionsverhaltens einschränkte.
Um dieses Problem zu lösen, kombinierte das Forscherteam die auf "Transformer" basierende KI, die als neueste Technologie zur Verarbeitung natürlicher Sprache bekannt ist, mit der "topologischen Datenanalyse". Mit diesem Ansatz vervollständigt die KI automatisch unvollständige Daten, um den gesamten Reaktionsablauf genau zu rekonstruieren und strukturelle Verbindungen zwischen verschiedenen Datensätzen zu erkennen. Auf diese Weise gelang es dem Forschungsteam, den komplexen Reaktionsprozess als eine einzige "Landkarte" zu visualisieren.
Das Team nutzte diese Technologie zur Synthese von InAs (Indiumarsenid)-Nanokristallen, einem Infrarot-Halbleitermaterial der nächsten Generation, und bestätigte, dass sich der Wachstumsweg, von dem man bisher annahm, dass es sich um einen einzelnen Weg handelt, in Wirklichkeit in mehrere Wege verzweigt. Sie entdeckten auch, dass die während der Synthese hinzugefügten Materialien als "Ampeln" fungieren und für den Reaktionsfluss entscheidend sind.
Professor Joongoo Kang sagte: "Diese Studie ist ein bedeutender Erfolg, der zeigt, dass KI als 'unsichtbare Navigation' fungieren kann, um verborgene Wege in chemischen Reaktionen aufzudecken, die für den Menschen schwer zu beobachten sind." Professorin Sohee Jeong äußerte ihre Erwartungen: "Diese Technologie wird die Forschungseffizienz in verschiedenen neuen Bereichen der Materialentwicklung erheblich steigern."
Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.
Originalveröffentlichung
Weitere News aus dem Ressort Wissenschaft
