Bayesisk sandsynlighedsbaseret computerprogram kaster terninger på perovskit-grænseflader

Perovskitter er en type mineral og klasse af materialer, og har tiltrukket stor opmærksomhed for deres potentielle applikationer til teknologier som dem, der bruges i solceller. Disse unikke materialer har velordnede strukturer og viser mange interessante egenskaber, der kan være nyttige inden for andre områder af elektronik. Sådan en række egenskaber i den samme strukturelle rygrad tillader forskellige slags perovskitter, med forskellige egenskaber, at blive jævnt sammenføjet uden at bryde gitterets sammenhæng. At kunne undersøge strukturerne ved disse grænseflader er vigtigt for forskere, der studerer perovskitter, men i øjeblikket anvendte teknikker har utilstrækkelig opløsning eller producerer komplekse resultater, der er meget vanskelige at analysere.

Nu, Osaka-universitetets ledede forskere har fundet en måde at modellere perovskitoxid-grænseflader med stor præcision og nøjagtighed ved hjælp af en ny computeriseret tilgang til at vælge den korrekte struktur fra røntgendata. De rapporterede for nylig deres fund i Journal of Applied Crystallography.

"Brug af typisk scanningstransmissionselektronmikroskopi på perovskitoxider kræver, at prøver skæres, som kan beskadige overfladen og påvirke opløsningen, "siger hovedforfatter i undersøgelsen, Masato Anada." Overfladerøntgenstråledifferentionsmetoder undgår disse effekter, men analyse af dataene er kompleks, så få mennesker bruger denne metode. Vores Monte Carlo-baserede forfining metode giver en hurtig måde at søge efter den mest sandsynlige struktur fra røntgen data, og er alsidig nok til at blive anvendt på mere variable grænseflader. "

Monte Carlo -metoder hjælper med at forudsige, hvordan strukturen af ​​et interface sandsynligvis ser ud. Ved at foretage små ændringer, med visse begrænsninger, mange forskellige mulige strukturer kan simuleres tilfældigt.

Anvendelse af denne teknik til grænsefladen mellem perovskitter og sammenligning af simulerede røntgendata med reelle målinger giver forskerne mulighed for hurtigt at identificere de mest sandsynlige perovskitstrukturer.

De testede deres nye metode på et simuleret røntgendatasæt fra en realistisk grænsefladestruktur mellem to typer perovskitoxider, og den endelige struktur raffineret ved deres modellering var meget tæt på den faktiske struktur af grænsefladen.

"Funktioner i perovskit -grænseflader er ideelle til at teste visse teorier inden for kondenseret fysik og til at lave nye typer elektroniske materialesystemer, "siger medforfatter Yusuke Wakabayashi." Vores tilgang gør det meget lettere at analysere de komplekse strukturelle data for disse grænseflader, og den er også robust til ujævne grænsefladestrukturer. Denne tilgang bør være nyttig for alle, der i øjeblikket undersøger disse strukturer. "