منوعات

أداة تنبؤية قائمة على الفيزياء ستعمل على تسريع أبحاث البطاريات والموصلات الفائقة

من بطاريات الليثيوم أيون إلى الجيل التالي من الموصلات الفائقة، تعتمد وظائف العديد من التقنيات الحديثة والمتقدمة على خاصية فيزيائية تسمى الإقحام. لسوء الحظ، من الصعب التحديد المسبق لأي من المواد المقحمة العديدة الممكنة تكون مستقرة، مما يتطلب تجارب معملية واسعة النطاق وخطأ أثناء تطوير المنتج.

ومع ذلك، في دراسة نشرت مؤخرا في ACS كيمياء فيزياء Au، قام باحثون من معهد العلوم الصناعية بجامعة طوكيو والشركاء المتعاونون بتطوير معادلة بسيطة تتنبأ بشكل صحيح باستقرار المواد المقحمة. ستعمل إرشادات التصميم المنهجية التي يتيحها هذا العمل على تسريع تطوير الأجهزة الإلكترونية وأجهزة تخزين الطاقة عالية الأداء القادمة.

ولتقدير إنجازات فريق البحث، علينا أن نفهم سياق هذا البحث. الإقحام هو الإدراج العكسي للضيوف (الذرات أو الجزيئات) في المضيفين (على سبيل المثال، المواد ذات الطبقات ثنائية الأبعاد). عادةً ما يكون الغرض من الإقحام هو تعديل خصائص أو بنية المضيف لتحسين أداء الجهاز، كما يظهر، على سبيل المثال، في بطاريات الليثيوم أيون التجارية. على الرغم من توفر العديد من الطرق الاصطناعية لإعداد المواد المقحمة، لم يكن لدى الباحثين طريقة موثوقة للتنبؤ بمجموعات المضيف والضيف المستقرة. وبالتالي، كان من الضروري إجراء الكثير من العمل المختبري لتصميم مواد مقحمة جديدة لتوفير وظائف لأجهزة الجيل التالي. كان الهدف من دراسة فريق البحث هو تقليل هذا العمل المختبري من خلال اقتراح أداة تنبؤية بسيطة لاستقرار الضيف المضيف.

يقول ناوتو كاواجوتشي، المؤلف الرئيسي للدراسة: “نحن أول من طور أدوات تنبؤية دقيقة لطاقات الإقحام بين المضيف والضيف واستقرار المركبات المقحمة”. “يعتمد تحليلنا على قاعدة بيانات تضم 9000 مركب، ويستخدم مبادئ بسيطة من كيمياء السنة الأولى.”

إحدى نقاط القوة في هذا العمل هي أنه لم يكن هناك حاجة سوى لخاصيتين ضيفتين وثمانية واصفات مشتقة من المضيف لحسابات الطاقة والاستقرار للباحثين. وبعبارة أخرى، لم تكن “أفضل التخمينات” الأولية ضرورية؛ فقط الفيزياء الأساسية لأنظمة الضيف المضيف. بالإضافة إلى ذلك، قام الباحثون بالتحقق من صحة نموذجهم مقابل ما يقرب من 200 مجموعة من معاملات الانحدار.

يقول المؤلف الرئيسي تيروياسو ميزوغوتشي: “نحن متحمسون لأن صياغة نموذج الانحدار لدينا بسيطة ومعقولة ماديًا”. “تفتقر النماذج الحسابية الأخرى في الأدبيات إلى الأساس المادي أو التحقق من صحة المركبات المقحمة غير المعروفة.”

يمثل هذا العمل خطوة مهمة في تقليل العمل المختبري الشاق المطلوب عادةً لإعداد المواد المقحمة. نظرًا لأن العديد من الأجهزة الإلكترونية وتخزين الطاقة الحالية والمستقبلية تعتمد على هذه المواد، فسيتم تقليل الوقت والنفقات اللازمة للبحث والتطوير المقابل. ولذلك، فإن المنتجات ذات الميزات المتقدمة ستصل إلى السوق بشكل أسرع مما كان ممكنًا في السابق.

(علامات للترجمة) البطاريات؛ علم المواد؛ الديناميكا الحرارية. كيمياء؛ النمذجة الحاسوبية؛ البحث في مجال الإلكترونيات الدورانية؛ النمذجة الرياضية؛ إحصائيات

..

Source link

orcalimaa

المصدر الرئيسي للأخبار والمعلومات الصحية والطبية الموثوقة وفي الوقت المناسب . توفير معلومات صحية ذات مصداقية ومجتمع داعم وخدمات تعليمية من خلال مزج الخبرة الحائزة على جوائز في المحتوى والخدمات المجتمعية وتعليقات الخبراء والمراجعة الطبية .

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى