前沿硼酸钡钠,一种因机器学习而诞生的LE

选自phys.org

作者:UniversityofHouston

机器之心编译

来自休斯顿大学的研究者设计了一种新型机器学习算法,可在一台个人计算机上运行,并高效预测超过10万种合成物的性质,以搜索用于LED照明的最优荧光粉。他们合成并测试了其中一种通过计算预测得到的合成物:硼酸钡钠(sodium-barium-borate),并确定它能提供95%的效率和优越的热稳定性。

10月22日,化学系助理教授JakoahBrgoch及其实验室成员在NatureCommunications期刊上发表了关于该研究的论文。

研究者使用机器学习快速扫描大量合成物,寻找关键属性,包括德拜温度和化学兼容性。Brgoch之前曾发现德拜温度与荧光粉的效率有关。

发光二极管(LED)使用了少量稀土元素,通常是铕或铈,这些元素通常位于基质材料(如陶瓷或氧化物)内。这两种材料之间的相互作用决定了LED的性能。这篇论文主要介绍如何快速预测基质材料的特性。

Brgoch说:「该项目强有力地证明了机器学习对开发高性能材料有很大价值,高性能材料领域通常由试错和简单的实证规则主导。它告诉我们应该看哪里,并指导我们的合成实践。」

除了Brgoch,该论文的作者还包括Brgoch实验室的研究生YaZhuo和AriaMansouriTehrani、前博士后研究员AntonO.Oliynyk和最近的博士生AnnaC.Duke。

Brgoch和UH数据科学研究所(UHDataScienceInstitute)合作,并把UH高级计算和数据科学中心(UHCenterforAdvancedComputingandDataScience)的计算资源用于之前的研究。然而,用于这项研究的算法是在个人计算机上运行的。

该项目从Pearson的晶体结构数据库(CrystalStructureDatabase)中列出种可能的无机荧光粉化合物开始;该算法将这一数字削减到多。过了30秒后,它又生成了一份只有20几种可能材料的清单。

Brgoch表示如果没有机器学习,这个过程要花费数周。

他的实验室研究机器学习和预测、合成,所以在算法推荐硼酸钡钠之后,研究员们做出了这种合成物。实验证明它非常稳定,量子产率或者效率达到95%,但Bugoch说它产生的光不够蓝,不能满足商用。

这并没有令他们沮丧,他说:「现在我们能使用机器学习工具发现一种发冷光的材料,可发射出有用的波长。我们的目标不仅是使LED灯更高效,还要改进其颜色质量,且降低成本。」

关于这一点,研究人员称,他们证明了机器学习能极大地加速发现新材料的过程。这项研究是他们使用机器学习和计算发现变革性新材料的努力之一。

论文:Identifyinganefficient,thermallyrobustinorganicphosphorhostviamachinelearning

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