Quasicrystal là các vật liệu không có tính đối xứng tịnh tiến của các tinh thể thông thường, nhưng có mức độ cao trong sự sắp xếp nguyên tử của chúng Kể từ khi quasicrystal đầu tiên được phát hiện vào năm 1984, khoảng 100 thiết bị tinh thể ổn định nhiệt đã được phát hiện Việc phát hiện ra các quasicrystal mới đã dẫn đến việc phát hiện ra các tính chất vật lý duy nhất cho các cấu trúc quasiperiodic và những phát triển mới trong khoa tỷ lệ cá cược kèo nhà cái vật liệu để làm sáng tỏ bí ẩn của họ Tuy nhiên, các cơ chế của sự hình thành và ổn định quasicstall vẫn chưa được biết, khiến việc tìm kiếm các thiết bị tinh thể mới trở nên vô cùng khó khăn

Một nhóm nghiên cứu của Viện Toán tỷ lệ cá cược kèo nhà cái thống kê, Đại tỷ lệ cá cược kèo nhà cái Khoa tỷ lệ cá cược kèo nhà cái Tokyo và Đại tỷ lệ cá cược kèo nhà cái Tokyo đã phát triển thành công một thuật toán tỷ lệ cá cược kèo nhà cái máy để dự đoán các thành phần hóa tỷ lệ cá cược kèo nhà cái hình thành các thiết bị tinh thể ổn định nhiệt Dựa trên các dự đoán tỷ lệ cá cược kèo nhà cái máy, nhóm đã phát hiện ra ba thiết bị tinh thể mới (AL₆₅NI₂₀OS₁₅, AL₇₈ir₁₇MN₅và Al₇₈ir₁₇Fe₅) Đây là những tinh thể quasicstalls đầu tiên được phát hiện bởi các thuật toán tỷ lệ cá cược kèo nhà cái máy trong lịch sử 40 năm của nghiên cứu quasicrystal

Bài báo được xuất bản trực tuyến trong các tài liệu đánh giá vật lý vào ngày 25 tháng 9 năm 2023

Bối cảnh

Kể từ khi phát hiện ra quasicrystal1) của Tiến sĩ Dan Shechtman (Giải thưởng Nobel về Hóa tỷ lệ cá cược kèo nhà cái 2011) của Viện Công nghệ Israel năm 1984, khoảng 100 tinh thể quasicstalls ổn định nhiệt AL-MN Icosahedral Quasicstall được phát hiện bởi Tiến sĩ Shechtman là một hợp kim có thể di chuyển được tổng hợp bởi sự làm mát tan chảy nhanh chóng, dẫn đến trật tự cấu trúc thấp và tranh cãi về sự tồn tại của các vật liệu quasiperiodic Ngay sau đó, Tiến sĩ Tsai, AN-PANG (1958-2019), sau đó là một sinh viên tiến sĩ tại Viện nghiên cứu vật liệu, Đại tỷ lệ cá cược kèo nhà cái Tohoku, và sau đó là giáo sư tại Viện nghiên cứu đa ngành cho các vật liệu tiên tiến, Đại tỷ lệ cá cược kèo nhà cái Tohoku, đã thành công trong việc tổng hợp Kể từ đó, Tiến sĩ Tsai và các đồng nghiệp của ông đã phát hiện thành công các thiết bị tinh thể ổn định và đạt được tiến bộ mạnh mẽ trong phân tích cấu trúc và tính chất vật lý của chúng, do đó đặt nền tảng cho nghiên cứu quasicstall hiện tại Người ta nói rằng khoảng 90% các thiết bị tinh thể tồn tại ngày nay có nguồn gốc từ một loạt các vật liệu được phát hiện bởi Tiến sĩ Tsai và các đồng nghiệp của ông Phát hiện về các tinh thể quasicstall mới đã tiết lộ các hiện tượng vật lý mới như tính chất điện tử dị thường, hành vi điều trị bằng cách điện Từ việc phân tích các hiện tượng vật lý này, cơ chế bắt nguồn từ thứ tự gần như thời gian dài đang được làm rõ Mặt khác, vẫn còn những khu vực bất ngờ lớn trong không gian vật chất, nơi các nhà nghiên cứu dự kiến ​​sẽ tìm thấy các quasicstalla bán dẫn và các tinh thể bán dẫn được đặt hàng chưa được phát hiện Tiến sĩ Tsai cũng đã nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tìm kiếm các vật liệu mới trong việc phát triển khoa tỷ lệ cá cược kèo nhà cái vật liệu Tuy nhiên, các cơ chế của sự hình thành và ổn định quasicstall vẫn chưa được biết đến phần lớn và việc thiếu các hướng dẫn thiết kế để tìm kiếm các vật liệu mới đã cản trở nghiêm trọng tiến trình trong nghiên cứu quasicrystal

Chi tiết và kết quả nghiên cứu

Nhóm nghiên cứu đã giới thiệu tỷ lệ cá cược kèo nhà cái máy để tăng tốc quá trình khám phá quasicrystal (Hình 1) Đầu vào cho mô hình dự đoán là thành phần hóa tỷ lệ cá cược kèo nhà cái và đầu ra là nhãn lớp cho biết liệu vật liệu kết quả có tạo thành một quasicrystal hay không Là một bộ dữ liệu đào tạo, các nhà nghiên cứu đã sử dụng các thành phần hóa tỷ lệ cá cược kèo nhà cái của các quasicrystal được tổng hợp trước đây, các vật liệu liên quan và các tinh thể định kỳ thông thường Mô hình được tìm thấy là có thể dự đoán nhiệm vụ phân loại nhị phân của quasicrystal hoặc không có độ chính xác lớn hơn 95%

Thật thú vị, mô hình được đào tạo đã được tìm thấy để tự chủ tìm hiểu quy tắc tập trung điện tử của Hume-Rothery, một quy tắc thực nghiệm mà Tiến sĩ Tsai đã sử dụng để hướng dẫn tìm kiếm các vật liệu mới của mình Được biết, số lượng trung bình của các thiết bị điện tử lưu hành trên mỗi nguyên tử2) E/A có giá trị cụ thể cho nhiều chế phẩm hóa tỷ lệ cá cược kèo nhà cái trong đó các tinh thể tinh thể được ổn định nhiệt Ví dụ, các vị trí của các pha Quasicrystalline được dự đoán bởi mô hình đã được tìm thấy trùng lặp với vùng nơi E/A = 18 trong hầu hết các hợp kim nhôm Nói cách khác, thuật toán tỷ lệ cá cược kèo nhà cái máy đã tỷ lệ cá cược kèo nhà cái được từ các mô hình của các tác phẩm quasicrystal mà Tiến sĩ Tsai và các đồng nghiệp của ông đã phát hiện ra, các quy tắc thực nghiệm là động lực chính của sự ngẫu nhiên của Tiến sĩ Tsai Tiến sĩ Tsai đã qua đời vào ngày 25 tháng 5 năm 2019, ở tuổi 60 và cộng đồng Quasicstall toàn cầu rất buồn Nhóm nghiên cứu đã quyết định đặt tên cho mô hình này Tsai, với hy vọng tạo ra một trí tuệ nhân tạo (AI) bắt chước sự ngẫu nhiên của Tiến sĩ Tsai Nhóm nghiên cứu cũng xác định năm luật hình thành quasicstall bằng cách trích xuất các quy tắc đầu vào đầu ra vốn có trong mô hình hộp đen của tỷ lệ cá cược kèo nhà cái máy Các quy tắc này được thể hiện bằng năm phương trình toán tỷ lệ cá cược kèo nhà cái đơn giản liên quan đến bán kính van der Waals và độ âm điện của các nguyên tử cấu thành Quy tắc của Tsai có thể cung cấp một hướng dẫn mới cho việc tìm kiếm các quasicstalls mới

Trong nghiên cứu này, TSAI đã được sử dụng để thực hiện sàng lọc toàn diện các hệ thống hợp kim 1080, tương ứng với toàn bộ không gian của hợp kim nhôm Do đó, các pha Quasicrystalline được dự đoán sẽ tồn tại trong 185 hệ thống hợp kim Từ những điều này, các nhà nghiên cứu đã loại trừ những người đã được báo cáo trong các nghiên cứu trước đây và cuối cùng đã thu hẹp danh sách xuống còn 30 ứng cử viên Như một nỗ lực đầu tiên, Al-Ni-Os, Al-IR-MN và Al-IR-FE đã được chọn và các thí nghiệm tổng hợp cho thấy sự hiện diện của các pha Quasicrystalline (AL₆₅NI₂₀OS₁₅, AL₇₈ir₁₇MN₅và Al₇₈ir₁₇Fe₅) Trong tất cả các hệ thống Như được hiển thị trong Hình 2, các sơ đồ pha dự đoán cho Al-Ni-Os, Al-IR-MN và Al-IR-FE là điểm cho ba tinh thể được phát hiện Các Quasicstallal này cũng được tìm thấy nằm gần hợp lưu của các dòng đại diện cho quy tắc Hume-Rothery và năm quy tắc hình thành được Tsai phát hiện Tất cả ba thiết bị tinh thể đã được quan sát thấy sau một quá trình ủ dài, cho thấy chúng là vật liệu ổn định nhiệt động Ngoài ra, các mẫu nhiễu xạ electron được thực hiện bằng kính hiển vi điện tử truyền dẫn cho thấy cả ba vật liệu đều có cấu trúc quasicrystal decagonal (Hình 3)

Hành động tiếp tục

Nghiên cứu này là một cột mốc quan trọng trong việc cung cấp rằng tỷ lệ cá cược kèo nhà cái máy có thể dự đoán các quasicstallal mới Ba Quasicstallal được tổng hợp là các tài liệu đầu tiên được dự đoán và phát hiện bởi các thuật toán tỷ lệ cá cược kèo nhà cái máy trong lịch sử nghiên cứu quasicstalls 40 năm Nhiều nhà nghiên cứu hiện đang sử dụng TSAI để tổng hợp các quasicstallal mới và nhiều vật liệu mới dự kiến ​​sẽ được phát hiện trong tương lai Cụ thể, các nhà nghiên cứu hy vọng rằng tỷ lệ cá cược kèo nhà cái máy sẽ góp phần phát hiện ra các tinh thể bán dẫn, tinh thể chống từ tính và các vật liệu sáng tạo khác chưa được nhân loại khám phá Nhóm nghiên cứu cũng đã phát hành mã và dữ liệu đào tạo để xác nhận mô hình thông qua các nghiên cứu thực nghiệm tiếp theo và thúc đẩy phát triển hơn nữa các công nghệ tỷ lệ cá cược kèo nhà cái máy trong nghiên cứu quasicstall