Nanotechnology Now - プレスリリース: レンセラーの研究者が人工知能を使用して高度なコンピューティングのための新材料を発見トレバーローヌが AI を使用して 2.1 次元ファンデルワールス磁石を特定

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Trevor David Rhone クレジットレンセラー工科大学

要約：
レンセラー工科大学の物理学、応用物理学、天文学部の助教授であるトレバー・デイビッド・ローヌ氏が率いる研究チームは、人工知能（AI）の最先端ツールを使用して、新しいファンデルワールス（vdW）磁石を特定した。特に、研究チームは、半教師あり学習を使用して、化学的に安定していると予測される大きな磁気モーメントを持つ遷移金属ハロゲン化物 vdW 材料を特定しました。これらの二次元 (2D) vdW 磁石には、データストレージ、スピントロニクス、さらには量子コンピューティングにおいても応用できる可能性があります。

レンセラーの研究者は人工知能を使用して高度なコンピューティングのための新しい材料を発見トレバー・ローヌは AI を使用して XNUMX 次元ファンデルワールス磁石を特定

ニューヨーク州トロイ | 投稿日: 12 年 2023 月 XNUMX 日

ローヌは、マテリアルズインフォマティクスを活用して、科学と技術を進歩させる予期せぬ特性を持つ新素材を発見することを専門としています。マテリアルズ・インフォマティクスは、AI と材料科学が交わる新興研究分野です。彼のチームの最新研究は最近、『Advanced Theory and Simulations』の表紙に掲載されました。

単一原子と同じくらい薄い 2D 材料は 2004 年に発見されたばかりで、その予期せぬ特性により大きな科学的好奇心の対象となってきました。 2D 磁石は、2 層または数層まで薄くしても長距離磁気秩序が維持されるため、重要です。これは磁気異方性によるものです。この磁気異方性と低次元性との相互作用により、量子コンピューティングアーキテクチャの開発に使用できるスピンテクスチャなどのエキゾチックなスピン自由度が生じる可能性があります。 XNUMXD 磁石はあらゆる電子特性にも対応しており、高性能でエネルギー効率の高いデバイスに使用できます。

ローヌ氏とチームは、ハイスループット密度汎関数理論 (DFT) 計算を組み合わせて vdW 材料の特性を決定し、AI と組み合わせて半教師あり学習と呼ばれる機械学習形式を実装しました。半教師あり学習では、ラベル付きデータとラベルなしデータの組み合わせを使用して、データ内のパターンを識別し、予測を行います。半教師あり学習は、機械学習における大きな課題であるラベル付きデータの不足を軽減します。

「AI を使用すると、時間とコストが節約されます」とローヌ氏は言います。「一般的な材料発見プロセスでは、スーパーコンピューターでの高価なシミュレーションが必要で、数か月かかることもあります。ラボでの実験にはさらに時間がかかり、費用も高くなる可能性があります。 AI アプローチには、材料発見プロセスをスピードアップする可能性があります。」

スーパーコンピューターで 700 の DFT 計算の初期サブセットを使用して、ラップトップ上で数千の材料候補の特性をミリ秒で予測できる AI モデルがトレーニングされました。次にチームは、大きな磁気モーメントと低い生成エネルギーを備えた有望な候補 vdW 材料を特定しました。低い生成エネルギーは化学的安定性の指標であり、研究室での材料の合成やその後の産業用途における重要な要件です。

「私たちのフレームワークは、さまざまな結晶構造を持つ材料の探索にも簡単に適用できます」とローヌ氏は述べています。「遷移金属ハロゲン化物と遷移金属トリカルコゲニドの両方のデータセットなど、混合結晶構造のプロトタイプも、このフレームワークで調査できます。」

「博士。ローヌ大学の材料科学分野への AI の応用は、刺激的な成果を生み出し続けています」とレンセラー大学理学部学部長のカートブレネマン氏は述べています。「彼は、新しい特性を持つ 2D 材料についての理解を加速しただけでなく、彼の発見と手法は新しい量子コンピューティング技術に貢献する可能性があります。」

ローヌは、レンセラー社のロマカンタ・バッタライ氏とハラランボス・ガブラス氏の研究に参加しました。アルゴンヌ国立研究所のベサニー・ラッシュ氏とミーシャ・サリム氏。ハーバード大学のマリオス・マテアキス、ダニエル・T・ラーソン、エフティミオス・カキシラス。とNTT物性科学基礎研究所のクロッケンバーガー吉春氏。

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レンセラー工科大学について
1824 年に設立されたレンセラー工科大学は、アメリカ初の技術研究大学です。レンセラーには、30 つの学校、140 を超える研究センター、25 の新しいプログラムを含む 6,800 以上の学術プログラム、および 104,000 人を超える学生と 155 人の現役の卒業生で構成されるダイナミックなコミュニティが含まれています。レンセラーの教員と卒業生には、200 名以上の全米アカデミー会員、全米発明家殿堂入りメンバー XNUMX 名、全米技術勲章受賞者 XNUMX 名、全国科学メダル受賞者 XNUMX 名、およびノーベル物理学賞受賞者 XNUMX 名が含まれています。科学的および技術的知識を進歩させてきた約 XNUMX 年の経験を持つレンセラーは、創意工夫と協力の精神で世界的な課題に対処することに注力し続けています。詳細については、www.rpi.edu をご覧ください。

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コンタクト：
ケイティ・マラティノ
レンセラー工科大学
セル：838-240-5691
@rpi

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