Ученые МГУ создали алгоритм машинного обучения для автоматического определения кристаллических структур гибридных материалов на базе галогенидов. Эти материалы могут пригодиться в производстве оптоэлектронных приборов, солнечных панелей и разнообразных сенсоров. Разработка позволит ускорить процесс открытия новых соединений и улучшить характеристики существующих.
Согласно данным на сайте университета, специалисты сначала изучили 485 известных кристаллических структур галогенидов, полученных методом рентгеновской дифракции. Они проанализировали сходства и различия этих структур и предложили метод их классификации.
Классификация представляет собой граф — математическую систему, состоящую из взаимосвязанных объектов (вершин). В вершинах графа располагаются различные структуры гибридных материалов, а линии, соединяющие эти вершины (ребра), отображают возможные переходы между этими структурами. Основываясь на этой классификации, ученые создали алгоритм машинного обучения, который с высокой точностью предсказывает организацию групп атомов в исследуемом материале.
Для 485 экспериментальных кристаллических структур были созданы теоретические рентгенограммы, к которым добавили еще 11 экспериментально полученных. Исследование показало, что точность идентификации структуры по рентгенограмме варьируется от 71% до 83%, в зависимости от степени детализации расположения атомов в структуре материала.
«Мы разработали простой подход, позволяющий быстро определять, как связаны между собой атомы и группы атомов в гибридных материалах. Предложенный алгоритм существенно ускорит процесс открытия новых гибридных галогенидов», — комментирует руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Екатерина Марченко, научный сотрудник лаборатории новых материалов для солнечной энергетики факультета наук о материалах, ведущий научный сотрудник кафедры кристаллографии и кристаллохимии геологического факультета МГУ.
По словам эксперта, в будущем точность алгоритма можно будет дополнительно повышать, добавляя в набор данных новые материалы, которые пока еще не синтезированы. Использование предложенного подхода приближает момент коммерческого применения галогенидов не только в солнечных элементах, но и других высокотехнологичных устройствах, включая светодиоды и детекторы рентгеновского излучения.
Ранее физики МГУ выявили разное поведение микрогелей на водной поверхности. Открытие может быть полезно в разработке новых материалов и систем доставки лекарств.
