High-throughput opdagelse af 2-D magneter

2-D materialer er atomisk tynde, enkeltlagsfilm arrangeret i en krystalstruktur, som har potentielle anvendelser i næste generations elektronik og optoelektroniske enheder. Ferromagnetisme (FM) i sådanne materialer - den mekanisme, hvormed de fungerer som magneter - blev anset for usandsynlig indtil for et par år siden. I 2017 forskere opdagede lavtemperatur FM i 2-D materialer, hvilket har ført til betydelige fremskridt inden for nanoteknologi og elektronik.

Ved lave temperaturer, ferromagnetiske materialer er i stand til at bevare deres magnetiske egenskaber godt. Imidlertid, den magnetiske orden i sådanne materialer bliver forstyrret, når temperaturen stiger. Den temperatur, ved hvilken materialer mister deres FM-egenskaber, er kendt som Curie-punktet. Curie point er derfor en kritisk egenskab ved ferromagnetiske materialer til praktiske anvendelser. Imidlertid, at bestemme Curie-temperaturen involverer et sæt meget komplekse beregninger.

Et forskerhold fra Indian Institute of Science (IISc) har nu udviklet en open source computerkode til at estimere Curie-temperaturer ud fra materialers krystalstrukturer. Studiet, udgivet i npg beregningsmaterialer, kombinerer informatik ved hjælp af open source-databaser og maskinlæring til at opdage og forudsige Curie-temperaturerne af 2-D ferromagnetiske (2DFM) materialer.

Holdet tog en tredelt tilgang. Først, de udviklede en fuldautomatisk computerkode, der hjælper med at beregne Curie-temperaturer, eliminerer behovet for manuelle heuristiske beregninger. Sekund, de var i stand til at identificere 26 højtemperatur 2DFM-materialer fra store open source-databaser, herunder nogle vigtige magnetiske materialer, som er blevet overset indtil videre. Disse materialer kan være ideelle kandidater til brug i højtemperaturenheder.

For det tredje, holdet udviklede en maskinlæringsmodel til at forudsige materialernes Curie-temperatur. Selvom modellen i øjeblikket bruger begrænsede data, hvis det er trænet med et tilstrækkeligt stort datasæt af 2DFM-materialer, det kan måske i sidste ende erstatte computerkoden, siger forskerne. De mener, at dette vil bidrage væsentligt til at fremme de praktiske anvendelser af 2-D magnetiske materialer.