Mezinárodní přístup k fúzi dat přijatý pro dlouhodobější perovskitové krvinky

Autor:

Vědci vyvinuli nový způsob testování dlouhotrvajících formulací perovskitu, které mohou používat krevní buňky. Automatizovaný testovací systém degradace s velkou šířkou pásma ztmavne, jak se materiál rozpadá změnami barvy. Půjčka Yanak Tapa Ար Dr. Armi Tihone

Nový přístup k identifikaci užitečných formulací může pomoci vyřešit problém degradace této slibné nové světelné fotovoltaiky.

Látky zvané perovskity jsou široce inzerovány jako potenciální náhražky křemíku jako vybrané krvinky, ale jejich největší nevýhodou je tendence relativně rychle degradovat. V posledních letech se životnost článků na bázi perovskitu postupně zlepšovala z minut na měsíce, stále však výrazně zaostává za křemíkem, což je látka, která se v následujících desetiletích používá prakticky ve všech komerčních solárních článcích.

Nyní mezinárodní interdisciplinární tým u kormidla S: našel nový přístup k zúžení hledání nejlepších kandidátů na dlouhodobé perovskitové formulace nad rámec obrovských možných kombinací. Jejich systém se již resetoval na jeden personál, což je desetkrát více než verze dostupná v laboratoři. Dokonce i na úrovni plných krvinek ve skutečných podmínkách, nad rámec malého vzorku v laboratoři, fungoval tento typ perovskitu třikrát lépe než supernatanty.

Výsledky se objeví v deníku Materiál:, MIT Post-Election, Shijing Sun, MIT Professors, Mungi Bavandi, Von Fischer, Tonio Buonasis, Chief Investigator of the Singapore-MIT Research and Technology Alliance (SMART) և 16 Other MIT from, Germany, Singapore, Colorado և New York.

Perovskity jsou široká třída materiálů charakterizovaná uspořádáním atomů v jejich vrstvené krystalové mřížce. Tyto vrstvy, které se běžně označují jako A, B և X, mohou každá sestávat z různých atomů nebo sloučenin. Hledání takových kombinací v celém vesmíru, aby bylo možné najít nejlepší kandidáty na konkrétní kandidáty na dlouhověkost, efektivitu, produktivitu a dostupnost zdrojových materiálů, je tedy pomalý a náročný proces, převážně bez vedení na jakékoli mapě.

„I když vezmete v úvahu pouze tři prvky, nejběžnější perovskity, ze kterých lidé přicházejí a odcházejí, jsou v oblasti A perovskitové krystalové struktury,“ každý z nich lze snadno upravit zvýšením jejich relativního složení o 1%, Buonasis. říká. „Prostě jsme si toho všimli. Stává se velmi, velmi velkým “, է nelze tedy systematicky hledat. Každý krok zahrnuje složitý proces syntézy vytváření nového materiálu a následného testování jeho degradace, což je časově náročný proces i při zrychleném stárnutí.

Klíčem k úspěchu týmu je to, co popisují jako přístup k integraci dat. Tato iterační metoda používá automatizovaný systém k vedení výroby a testování řady formulací a poté pomocí strojového učení předává výsledky testu, opět v kombinaci s fyzickým modelováním prvních principů, k vedení další fáze experimentů. Systém tento proces neustále opakuje a pokaždé upravuje výsledky.

Buonasis rád srovnává širokou škálu možných skladeb s oceánem a říká, že většina vědců zůstala velmi blízko břehů známých vysoce účinných formulací, jako je lehké dotýkání se těchto atomových útvarů. Avšak „někdy někdo udělá chybu nebo má génius mrtvici, nechá to a přistane někde jinde v oblasti kompozice,“ hej, y, dopadlo to lépe. Šťastná malá generace – pak se tam všichni pohybují “ve svém výzkumu. „Ale obvykle to není proces strukturálního myšlení.“

Podle něj tento nový přístup umožňuje hledat více offshore stránek systematičtěji a efektivněji při hledání lepších vlastností. Ve své dosavadní práci se syntézou „testování méně než 2% možných složek ze tří složek“ podařilo vědcům zrušit nejdelší formulaci materiálu perovskitových krevních buněk, jakou kdy objevili.

„Tento příběh je ve skutečnosti o sloučení všech různých nástrojů použitých k nalezení nové formulace,“ řekl Sun, který koordinoval mezinárodní tým, který práci provedl, včetně vývoje automatizovaného systému testování degradace s velkou šířkou pásma, který monitoruje degradaci materiálu prostřednictvím změna barvy, až se setmí. Pro potvrzení výsledků tým šel do laboratoře, aby vyrobil malý čip a vložil materiál do operační krevní buňky.

„Dalším bodem této práce je, že skutečně ukážeme výběr chemikálií, než konečně vytvoříme krvinku,“ říká. „A říká nám, že chemická látka nabízená strojovým učením je nejen sama o sobě stabilní. „Mohou být také převedeny na skutečné krvinky, což vede ke zvýšené spolehlivosti.“ Životnost jejich demonstrací v laboratorním měřítku byla 17krát větší než původní vzorec, se kterým začali, ale i zobrazení celých buněk, které zahrnovalo nezbytná propojení, překročilo stávající materiály více než třikrát, uvedl.

Buonasis říká, že metodu vyvinutou týmem lze aplikovat na další oblasti materiálového výzkumu, které zahrnují širokou škálu takových možností. „Opravdu to otevírá dveře způsobu výzkumu, kde můžete mít tyto krátké, rychlé inovační smyčky, možná na úrovni dílčích komponent nebo materiálů. A pak, když resetujete správné složení, přivedete ho do delší smyčky, která předpokládá hardware zařízení, „zkontrolujete to“ na další úrovni.

„Je to jeden z velkých příslibů odvětví, že můžete dělat tento druh práce,“ říká. „Prostě jsme si toho všimli [highly memorable] Okamžiky si pamatuji přesné místo, kde jsem byl, když mi zavolal Shijin o těchto výsledcích. Když začnete opravdu vidět, jak tyto myšlenky ožívají. Bylo to opravdu úžasné. “

„Což je obzvláště zajímavé [this] Pokrok spočívá v tom, že autoři používají fyziku k vedení své intuice [optimization] Tento proces namísto omezování prostoru pro vyhledávání na přísná omezení, “řekl Edward Sargent, profesor nanotechnologií na univerzitě v Torontu, který nemá se studií nic společného. „Tento přístup bude široce využíván, protože strojové učení pokračuje v řešení skutečných problémů v materiálové vědě.“

Odkaz. Shijing Sun, Armi Tiihonen, Felipe Oviedo, Zhe Liu, Janak Thapa, Yicheng Zhao, Noor Titan P. Hartono, Anuj Goyal, Thomas Heumueller, Clio Batali, Alex Encinas, Jason J. Yoo, Ruipeng Li, Zekun Ren, I. Marius Peters, Christoph J. Brabec, Moungi G. Bawendi, Vladan Stevanovic, John Fisher IIIS a Tonio Buonassisi, 1. února 2021, Materiál:,
DOI: 10.1016 / j.matt.2021.01.008:

Tým tvořili vědci z MIT, Helmholtzův institut v Německu, Colorado School of Mines, Brookhaven National Laboratory v New Yorku, MIT Research-Technology Alliance v Singapuru a Electronics and Materials Technology Institute v Erlangenu. , Podporoval práci DARPA, Total SA, National Science Foundation և Skoltech NGP Program.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Líheň je otevřená, stanici zabírá 10 členů posádky

Nově přidaný personál stanice, který se skládal z 10 členů, se shromáždil v servisní jednotce Zvezda, aby uspořádali uvítací ceremoniál s rodinnými příslušníky a...

Chronické virové infekce mohou mít hluboký trvalý účinek na imunitu člověka, podobně jako stárnutí

Analýza topologie sítě funkce imunitního systému představující desítky integrovaných buněčných odpovědí, které jsou během odstraňování viru hepatitidy C u lidí obráceny. Zkoumané signální...

Byly odhaleny bizarní dýchací orgány 450 milionů let starých mořských živočichů

Zápočet: UCR Trilobité měli při dýchání jednu nohu Nová studie našla první důkazy o vysoce vyvinutých dýchacích orgánech u mořských živočichů starých 450 milionů let. ...

“Čmáranice světla” v reálném čase

Vědci z Tokijské metropolitní univerzity vyvinuli zjednodušený algoritmus pro převod volně nakreslených čar na standardním stolním procesoru na hologramy. Dramaticky snižují náklady na...

Mineralogie hluboké kůry Země pohání hotspoty pro domácí život

Tým DeMMO Field zleva doprava: Lily Mumper, Britney Kruger a Caitlin Cesar vzorky zlomenin z vrtné soupravy DeMMO. Kredit: © Matt Kapost Pod zeleným...

Newsletter

Subscribe to stay updated.