يتيح ذلك اتجاهًا جديدًا لتطوير رقائق الجيل التالي والخلايا الشمسية من خلال استغلال تشوه يمكن التحكم فيه والذي قد يغير خصائص مادة أثناء الطيران.
يمكن للمواد في المقياس النانوي أن تتحمل التشوه الكبير في ما يسمى بالحالة المتوترة ، يمكنهم إظهار خصائص بصرية وحرارية وإلكترونية وغيرها من الخصائص الرائعة بسبب التغيير في المسافات بين الذرية.
قد تتغير الخصائص الجوهرية للمادة المجهدة ، حيث يتحول السيليكون شبه الموصّل ، على سبيل المثال ، إلى مادة توصل التيار الكهربائي بحرية.
علاوة على ذلك ، من خلال تغيير مستوى الإجهاد ، يمكن تغيير هذه الخصائص عند الطلب. أدت هذه الفكرة إلى ظهور مجال كامل من البحث: هندسة الإجهاد المرن ، أو ESE.
يمكن استخدام النهج ، على سبيل المثال ، لتعديل أداء أشباه الموصلات ، مما يوفر حلاً محتملاً للحد من قانون مور الوشيك ، عندما نستنفد خياراتنا الأخرى لزيادة أداء الرقاقة.
تطبيق آخر محتمل يكمن في مجال تطوير الخلايا الشمسية. كما يوضح ألكسندر شيبيف ، مؤلف الدراسة المشارك من Skoltech ، يمكن للمرء تصميم خلية شمسية بخصائص قابلة للضبط يمكن تغييرها عند الطلب من أجل زيادة الأداء والتكيف مع الظروف الخارجية.
في عملهم السابق، استخدم خريج دكتوراه Skoltech، إيفجيني تسيمبالوف، والأستاذ المشارك ألكسندر شيبيف، وزملاؤهم ESE لتحويل إبر الماس النانوية من عازلة إلى موصلة للغاية وشبيهة بالمعادن، مما يوفر نظرة ثاقبة لمجموعة من الاحتمالات مع هذا التكنلوجيا. الآن، قدم الفريق بنية شبكة عصبية تلافيفية يمكنها توجيه جهود ESE لأشباه الموصلات.
"الشبكة العصبية التي صممناها تأخذ موتر الإجهاد كمدخل وتتوقع بنية النطاق الإلكتروني -" لقطة "مادية تصف الخصائص الإلكترونية لمادة متوترة. ويمكن بعد ذلك استخدامه لحساب أي خصائص ذات أهمية ، بما في ذلك فجوة الحزمة وخصائصها وموتر الكتلة الفعال للإلكترون "، قال شيبيف.
يستمر هذا العمل في البحث المسبق ويتوسع فيه. قال Tsymbalov: "نحن نتجاوز الأساليب المستخدمة سابقًا من خلال تصميم وتنفيذ نموذج مخصص يعتمد على بنية الشبكة العصبية التلافيفية ، لمهمة ESE". "نأخذ أيضًا الخصائص الفيزيائية والتماثلات في الاعتبار من أجل تحسين النموذج."
يجمع هذا النهج بين مصادر البيانات المختلفة ، على سبيل المثال ، الرخص الحسابي ولكنه غير دقيق مع المصادر الدقيقة ولكن باهظة الثمن من أجل تعزيز الدقة والتقارب في النموذج. "ميزة أخرى مميزة هي التعلم النشط - نحن نسمح للنموذج بتخمين البيانات التي قد تكون أكثر فائدة للحصول عليها في مرحلة التدريب التالية ، واستخدامها للتدريب. في المرحلة النهائية ، يتم تدريب الشبكة على مجموعة من البيانات باهظة الثمن من الناحية الحسابية من الحسابات الدقيقة للغاية المستندة إلى GW ، وهذا الإجراء يسمح لنا بتقليل كمية الحسابات المطلوبة ".
يلاحظ الفريق أن شبكته العصبية الجديدة "أكثر تنوعًا ودقة وكفاءة في قدرتها على تسهيل التعلم العميق المستقل لهيكل النطاق الإلكتروني للمواد الصلبة البلورية" من أحدث الحلول. هذا يجعلها أسرع وأكثر دقة في البحث والتحسين داخل مساحة الإجهاد ، مما يؤدي إلى قيم الإجهاد المثلى لأرقام معينة من الجدارة.
في عملهم السابق ، اختبر الباحثون تكرارًا سابقًا للنموذج في سيناريو تكرار التجربة في الموقع على الماس. وعلق Tsymbalov قائلاً: "للأسف ، في الوقت الحالي لا يوجد جهاز يمكنه تشويه الماس باستخدام موتر تشوه عشوائي 6D ، ومع ذلك هناك فرق ومختبرات تتبع هذا الاتجاه من وجهة النظر التجريبية".
هذه الدراسة هي جزء من تعاون لمدة عام بين Skoltech ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وجامعة نانيانغ التكنولوجية ، مع علماء Skoltech الذين ركزوا على الجانب الحسابي والتعلم الآلي وزملائهم المسؤولين عن المكون المادي للعمل.
"نحن نعمل حاليًا على ورقتنا التالية ، والمخصصة لحدود السلالات المرنة المسموح بها. إنه موضوع مهم لأن الحدود النظرية للتشوه المرن الآمن لـ ESE لم يتم اكتشافها بعد.