Uluslararası bilimsel grup, OLED ekranlarında, esnek elektronik ve güneş panellerinde kullanılan organik yarı iletken malzemelerde ısı transfer mekanizmasını ortaya çıkardı. Çalışma, bu malzemelerdeki ısının% 70’inin, daha önce düşünüldüğü gibi klasik “parçacıkların hareketi” değil, fononların kuantum tünellenmesi nedeniyle bulaştığını göstermiştir.
“Onlarca yıldır kristaller için termal iletkenlik fononların dalga doğasını görmezden geldi. Pentac gibi büyük molekülleri olan organik yarı iletkenlerde tünel etkisinin baskın hale geldiğini kanıtladık. Bu, örneğin, termal iletkenliklerinin neden sıcaklıktan neredeyse bağımsız olduğunu açıklamaktadır. ”Egbert Zoyer çalışmanın araştırma başkanını vurgulamaktadır.
Keşif, makine öğreniminin standart olmayan kullanımı sayesinde mümkün oldu: Deneysel verileri analiz etmek yerine, sinir ağları nükleer etkileşimlerdeki gizli kalıpları tanımlamayı mümkün kılan temel fiziksel yasalar üzerinde eğitildi.
Geleneksel modeller ısı transferini gaz difüzyonuna benzer fononların hareketi olarak tanımladı. Bununla birlikte, organik yarı iletkenler gibi düşük termal iletkenliğe sahip malzemeler için bu yaklaşımlar%300’e kadar hatalar yaptı. 500+ moleküler dinamik simülasyonları işleyen makine öğrenimi algoritmaları, 1,2 nm’nin üzerindeki moleküllerin boyutu ile dalga etkilerinin geçerli olmaya başladığını gösterdi.
“Büyük moleküller, dalga özelliklerini arttıran 100 Hz’nin altında bir frekansla dalgalanıyor. İşin ilk yazarı Lucas Legenenstein Lucas Legenstein, moleküller arasında rezonans boyunca moleküller arasında “zıplar”.
Bu keşif, kasıtlı olarak tasarım malzemelerini sağlar. Örneğin, moleküllere esnek yanal grupların eklenmesi tünellemeyi arttırır ve termoelektrik dönüştürücüler için termal iletkenliği azaltır. Aksine, sert bağları olan kompakt moleküler yapılar, mikroelektronikteki ısı beslemesinin iyileştirilmesine yardımcı olacaktır.
Zoyer, “Şimdi yapıdaki bir değişikliğin, malzemelerin gelişimini yıllarca aylarca azaltarak ısı transferini nasıl etkileyeceğini tahmin edebiliriz” diyor.
Bilim adamları, yöntemi metal -organik çerçevelere uygulamak için özel umutlar atarlar. Bu gözenekli malzemelerde hidrojen veya yakalama co depolamak için kullanılan2yerel aşırı ısınma genellikle yapıyı yok eder. Tünel etkilerinin yönetimi istikrarlarını artıracaktır.
“Bu tür sistemler için klasik kuantum hesaplamaları yıllar alır. Yaklaşımımız bunu doğruluk kaybı olmadan günlere düşürüyor ”diyor yazarlar.
Ekip, yeni ilkelerin uygulanmasının cihazların enerji verimliliğini%15 artırdığı OLED malzemelerinin üretimi için bir başlangıç ile çalışıyor. Zoyer’e göre, makine öğrenimi ve temel fizikin bir kombinasyonu, “akıllı” kıyafetler için esnek sensörlerden endüstride ısının geri kazanılması için sistemlere kadar “talep üzerine malzemeler” dönemini açar.
