Tarptautinis požiūris į duomenų sintezę, priimtas dėl ilgalaikių perovskitų kraujo ląstelių

Autorius:

Mokslininkai sukūrė naują būdą išbandyti ilgai trunkančias perovskito kompozicijas, kurias gali naudoti kraujo ląstelės. Didelio pralaidumo automatizuota skilimo bandymo sistema tamsėja, kai medžiaga keičiasi keičiantis spalvai. Paskola Yanakas Tapa Ար daktaras Armi Tihone

Naujas požiūris į naudingų kompozicijų nustatymą gali padėti išspręsti šios perspektyvios naujos šviesos fotoelektros skilimo problemą.

Medžiagos, vadinamos perovskitais, plačiai reklamuojamos kaip galimi silicio, kaip pasirinktos kraujo ląstelės, pakaitalai, tačiau didžiausias jų trūkumas yra polinkis palyginti greitai suirti. Pastaraisiais metais perovskito pagrindu pagamintų elementų gyvenimo trukmė palaipsniui gerėjo nuo kelių minučių iki kelių mėnesių, tačiau jis vis tiek gerokai atsiliko nuo silicio – medžiagos, kuri dabar beveik visus ateinančius dešimtmečius naudojama praktiškai visuose komerciniuose saulės elementuose.

Dabar prie vairo dirba tarptautinė tarpdisciplininė komanda SU: rado naują požiūrį į tai, kaip susiaurinti geriausių kandidatų, ieškančių ilgalaikių perovskitų formulių, paiešką, viršijančią didžiulius galimus derinius. Jų sistema jau buvo atstatyta vienam personalui, o tai yra dešimt kartų daugiau nei laboratorijoje. Net esant pilnų kraujo ląstelių lygiui realiomis sąlygomis, išskyrus tik nedidelį mėginį laboratorijoje, tokio tipo perovskitai veikė tris kartus geriau nei supernatantai.

Rezultatai rodomi žurnale Medžiaga:, MIT po rinkimų „Shijing Sun“, MIT profesoriai, Mungi Bavandi, Von Fischer, Tonio Buonasis, Singapūro-MIT tyrimų ir technologijų aljanso (SMART) vyriausiasis tyrėjas և 16 kiti MIT iš Vokietijos, Singapūro, Kolorado և Niujorko.

Perovskitai yra plati medžiagų klasė, kuriai būdingas atomų išsidėstymas jų sluoksniuotose kristalinėse gardelėse. Šie sluoksniai, kurie paprastai apibūdinami kaip A, B և X, kiekvienas gali susidaryti iš įvairių atomų ar junginių. Taigi tokių derinių paieška visatoje, siekiant rasti geriausius kandidatus konkretiems kandidatams dėl ilgaamžiškumo, efektyvumo, produktyvumo ir žaliavų prieinamumo, yra lėtas, sunkus procesas, dažniausiai be jokių žemėlapių nurodymų.

“Net jei atsižvelgtumėte tik į tris elementus, dažniausiai perovskitai, į kuriuos žmonės patenka ir iš kurių, yra perovskito kristalų struktūros A srityje”, kiekvieną iš jų galima lengvai modifikuoti padidinus jų santykinę sudėtį 1%, Buonasis. sako. „Tada mes tai pastebėjome. Jis tampa labai labai didelis “, todėl sistemingai ieškoti neįmanoma. Kiekvienas žingsnis apima sudėtingą sintezės procesą, kuriant naują medžiagą ir bandant jos irimą, o tai yra daug laiko reikalaujantis procesas net ir paspartėjus senėjimui.

Komandos sėkmės raktas yra tai, ką jie apibūdina kaip duomenų integravimo metodą. Šis iteracinis metodas naudoja automatizuotą sistemą, kuria vadovaujamasi gaminant ir bandant daugelį formuluočių, o tada naudoja mašininį mokymąsi, kad išlaikytų bandymo rezultatus ir vėl derėtų su pirmųjų principų fiziniu modeliavimu, kad būtų galima vadovauti kitam eksperimentų etapui. Sistema nuolat kartoja šį procesą, kiekvieną kartą koreguodama rezultatus.

Buonasis mėgsta palyginti platų galimų kompozicijų spektrą su vandenynu ir sako, kad dauguma tyrinėtojų liko labai arti žinomų didelio efektyvumo kompozicijų krantų, pavyzdžiui, lengvai palietė tas atomines formacijas. Tačiau „kartais kažkas padaro klaidą arba genijus patiria insultą, jį palieka, nusileidžia kur nors kitur kompozicijos srityje“, ei, taip, pasirodo geriau. Laiminga mažoji karta և tada visi ten persikelia “. – Bet tai paprastai nėra struktūrinio mąstymo procesas “.

Pasak jo, šis naujas požiūris leidžia sistemingiau, efektyviau ieškoti daugiau ofšorinių svetainių ieškant geresnių savybių. Iki šiol dirbdami, sintezuodami „mažiau nei 2% galimų trijų komponentų komponentų testavimą“, mokslininkai sugebėjo panaikinti ilgiausią kada nors atrastą perovskito kraujo ląstelių medžiagą.

„Ši istorija iš tikrųjų yra visų skirtingų įrankių, naudojamų naujai formuluotei rasti, sujungimas“, – sakė Sun, koordinavusi darbą atlikusią tarptautinę komandą, įskaitant didelio dažnių juostos automatinio degradacijos bandymo sistemos sukūrimą, kuri stebi medžiagų degradaciją per spalvos pasikeitimas. kai sutemsta. Rezultatams patvirtinti komanda nuvyko į laboratoriją, kad pagamintų nedidelę mikroschemą, ir medžiagą įtraukė į veikiančią kraujo ląstelę.

„Kitas šio darbo momentas yra tas, kad mes iš tikrųjų parodome chemikalų pasirinkimą, kol galiausiai sukuriame kraujo ląstelę“, – sako jis. „Ir tai mums sako, kad cheminė medžiaga, kurią siūlo mašininis mokymasis, yra ne tik savaime stabili. “Jie taip pat gali būti paversti realaus kraujo ląstelėmis, o tai padidina patikimumą”. Jų laboratorinio masto demonstracijų ilgaamžiškumas buvo 17 kartų didesnis nei pradinė formulė, kuria jie pradėjo, tačiau, pasak jo, net ir sveikų langelių, įskaitant būtinus tarpusavio sujungimus, rodymas viršijo esamas medžiagas daugiau nei tris kartus.

Buonasis sako, kad komandos sukurtą metodą galima pritaikyti kitose medžiagos tyrimų srityse, kurios apima platų tokių pasirinkimų spektrą. „Tai tikrai atveria duris į tokį tyrimo būdą, kai jūs galite turėti šias trumpas, greitas naujovių kilpas, galbūt subkomponento ar medžiagos lygiu. Tada, kai iš naujo nustatote teisingą kompoziciją, perkeliate ją į ilgesnę kilpą, kuri prisiima prietaiso aparatinę įrangą, ją „patikrinsite“ kitame lygyje.

„Tai vienas didžiausių pramonės pažadų, kad jūs galite atlikti tokį darbą“, – sako jis. „Tada mes tai pastebėjome [highly memorable] Akimirkomis prisimenu tikslią vietą, kurioje buvau, kai man paskambino Šijinas dėl šių rezultatų. Kai pradedi iš tikrųjų matyti, kaip šios idėjos atgyja. Tai buvo tikrai nuostabu “.

„Kas ypač įdomu [this] Pažanga yra ta, kad autoriai naudojasi fizika savo intuicijai valdyti [optimization] Procesas, o ne apriboti paieškos erdvę griežtais apribojimais “, – sakė Toronto universiteto nanotechnologijų profesorius Edwardas Sargentas, nieko bendro neturintis su tyrimu. “Šis požiūris bus plačiai išnaudojamas, kai mašininis mokymasis toliau eina link realių medžiagų mokslo problemų sprendimo.”

Nuoroda. Shijing Sun, Armi Tiihonen, Felipe Oviedo, Zhe Liu, Janak Thapa, Yicheng Zhao, Noor Titan P. Hartono, Anuj Goyal, Thomas Heumueller, Clio Batali, Alex Encinas, Jason J. Yoo, Ruipeng Li, Zekun Ren, I. Marius Petersas, Christophas J. Brabecas, Moungi G. Bawendi, Vladanas Stevanovičius, Johnas Fisheris IIIS ir Tonio Buonassisi, 2021 m. Vasario 1 d., Medžiaga:,
DOI: 10.1016 / j.matt.2021.01.008:

Komandoje dalyvavo mokslininkai iš MIT, Helmholtzo instituto Vokietijoje, Kolorado kasyklų mokyklos, Brookhaveno nacionalinės laboratorijos Niujorke, MIT tyrimų ir technologijų aljanso Singapūre bei Elektronikos ir medžiagų technologijos instituto Erlangene. , Parėmė darbą DARPA, Total SA, Nacionalinis mokslo fondas և Skoltech NGP programa.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Laimingas 9000 metų vaikas, gautas iš triušio skylės, perrašo „Svajonių salos“ priešistorę

WTSWW Skokholmo sala. Autorius: Lucy Griffiths 9 000 metų senumo atostogos pasakoja apie Skokholmo salą, Pembrokeshire. Skokholmo salos policija iš triušio skylių pasiėmė priešistorinių akmens...

Silicio kraujo kūneliai, kurių efektyvumas didesnis kaip 26%

Laboratorijos dydžio saulės elementų prototipas (TPC - skaidrus pasyvus kontaktas). Ant silicio vaflio gali būti matomos keturios silicio ląstelės, kurių kiekviena yra keturi...

NASA „New Horizons“ pasiekia didelę erdvę – beveik už 5 milijardų mylių ir vis dar laukia

NASA kosminio maršruto „New Horizons“ menininko vizija, vykstanti į 2019 m. Sausio mėn. Kuiperio juostos objekto susitikimą 2014 m. MU69. Byla: NASA Savaitėmis po...

Dalelių greitintuvų ateitis yra čia.

„Electron-Ion Collider“ (EIC) nagrinėja branduolinės medžiagos vidinę struktūrą tokią, kokia ji yra šiandien. Elektronai, susidūrę su jonais, keičiasi fotonais kaip branduolio dalelėmis, kad...

Pavojingas „gilus nežinojimas“ – ar mikrobų gyvenimas taip pat keičiasi, nes mažėja augalų ir gyvūnų įvairovė?

Kiekviena spalva reiškia skirtingą mikrobų tipą. Balta medžiaga branduolyje reprezentuoja žmogaus liežuvio ląstelių, per kurias auga mikrobai, liekanas. Autorius: Stevenas Wilbertas, Gary...

Newsletter

Subscribe to stay updated.