Как големите данни помагат да научите нови свойства на конвенционалните материали

Понякога дори вещества и материали, за коитоИзглежда, че абсолютно всичко се знае, те могат да изненадат доста. В същото време, за да научите нови свойства на веществата, изобщо не е необходимо да ги "изучавате отвътре", като отделяте всяка елементарна частица, която съставя тези вещества поотделно. Например, наскоро група изследователи, използващи технологии за машинно обучение и големи данни, успяха да открият нови свойства на никела.

Никелът е доста често срещан материал. Но, както се оказа, ние не знаем много за него.

Какви нови свойства има никелът

Според проучване, публикувано от списаниетоФизически преглед, група изследователи, ръководена от Едвин Фочтун, професор по материалознание и инженерство в Политехническия институт Rensselaer, намери нов начин да работи с никел, като "отключи" неговите свойства. Нещо повече, подобно откритие ви позволява да го използвате в огромна купчина от най-различни проекти - от разработването на компактни биосензори до създаването на квантови компютри. Между другото, ние редовно информираме за квантовите компютри на страницата на нашия портал. Абонирайте се за нас, за да не пропуснете най-важното!

Учени от Политехническия институт Rensselaerразбрали, че когато никелът е "навит" до размера на изключително тънка едночипова наноинер и изложена на механична енергия, се генерира много силно магнитно поле. Това явление се нарича магнитострикция. И обратно, ако към този материал се приложи магнитно поле, тогава атомите вътре ще променят формата си. Това движение на атоми може да се използва за събиране на енергия. Въпреки че никелът е доста често срещан материал, подобни свойства не бяха известни по-рано.

Представете си, че създавате система с огромнаброя на нанопроводниците. Можете да го поставите във външно магнитно поле и то ще събере много голямо количество енергия, но самата система ще бъде много малка в сравнение със съществуващите. - казва професор Фохтунг.

Изследователите са открили това уникално свойство.използвайки метод наречен обективна микроскопия, при който се използва синхротрон за събиране на данни. Синхротрон е инсталация с кръгла вакуумна камера, в която частиците се ускоряват до скорост, близка до скоростта на светлината, а мощните електромагнити, стоящи на пътя им, определят траекторията на тяхното движение. Така човек може да научи много за поведението и свойствата на елементарните частици. Но количеството информация, събрана от синхротрон е много огромен и тук алгоритмите за машинно обучение са полезни.

Вижте също: Материалът, създаден от тютюневите листа, се оказа толкова траен, колкото дърво или пластмаса

Данните бяха подадени на компютърни алгоритми,които създадоха триизмерни изображения на електронна плътност и изместване на никеловите атоми в вещества с различна дебелина и плътност. С помощта на масив от невронни мрежи, работещи с големи данни, беше възможно да се получат изображения с по-добро качество от използването на традиционните микроскопи, давайки повече информация на изследователите.

Този подход разкрива изключително малкообекти и да научим за материали, които никога не сме знаели “, казва професор Фохтунг. Ако използвате микроскопски лещи, има ограничение за това, което можете да видите. Това се определя от размера на лещата, нейната кривина и други характеристики. Сега нямаме тази граница.

Учените смятат, че този подход към изследванетовещества ще позволят на изследователите да научат още повече за твърдотелни материали, като тези, използвани в технологичните устройства. Това дори може да осигури по-задълбочено разбиране на работата на човешката тъкан и клетки, което също може да бъде проучено с помощта на нова техника.