Hi-Tech

Как большие данные помогают узнать новые свойства обычных материалов

Никель — материал довольно распространенный. Но, как выяснилось, мы о нем многого не знаем.

При этом для того, чтобы узнать новые свойства веществ, вовсе не обязательно «изучать их изнутри», разбирая в отдельности каждую элементарную частицу, которая составляет эти вещества. Порой даже вещества и материалы, о которых, казалось бы, известно абсолютно все, могут довольно сильно удивить. Так, например, недавно группа исследователей с помощью технологий машинного обучения и больших данных смогла открыть новые свойства никеля.

Какими новыми свойствами обладает никель

При этом подобное открытие позволяет использовать его в огромной куче самых разнообразных проектов — от разработки компактных биосенсоров до создания квантовых компьютеров. Согласно исследованию, опубликованному журналом Physical Review, группа исследователей во главе с Эдвином Фохтунгом, профессором материаловедения и инженерии в Политехническом институте Ренсселера, нашла новый способ работы с никелем путем «разблокировки» его свойств. Подписывайтесь на нас, чтобы не пропустить самое важное! К слову, о квантовых компьютерах мы регулярно сообщаем на странице нашего портала.

Это явление названо магнитострикцией. Ученые Политехнического института Ренсселера поняли, что когда никель «раскатывают» до размеров крайне тонкой однокристальной нанопроволоки и подвергают воздействию механической энергии, вырабатывается очень сильное магнитное поле. Это перемещение атомов может быть использовано для сбора энергии. И наоборот, если магнитное поле приложено к этому материалу, то атомы внутри изменят форму. Хотя никель является довольно распространенным материалом, подобные свойства ранее не были известны.

Вы можете поместить ее во внешнее магнитное поле, и она соберет очень большое количество энергии, но сама система будет при этом очень маленькой в сравнении с существующими. Представьте себе создание системы с огромным количеством нанопроводов. — говорит профессор Фохтунг.

Синхротрон представляет собой установку с кольцевой вакуумной камерой, в которой частицы ускоряются до скорости, близкой к скорости света, а стоящие на их пути мощные электромагниты задают траекторию их движения. Исследователи обнаружили это уникальное свойство с помощью метода под названием безлинзовая микроскопия, в котором синхротрон используется для сбора данных. Но объем информации, собираемый с синхротрона, очень огромен и тут то и пригодились алгоритмы машинного обучения. Таким образом можно узнать очень многое о поведении и свойствах элементарных частиц.

Читайте также: Материал, созданный из табачных листьев, оказался таким же прочным, как дерево или пластик

Используя массив нейросетей, которые работали с большими данными, удалось получить изображения лучшего качества, чем при использовании традиционных микроскопов, давая исследователям больше информации. Данные «скормили» компьютерным алгоритмам, которые создали трехмерные изображения плотности электронов и смещения атомов никеля в веществах разной толщины и плотности.

Если вы используете линзы микроскопа, то есть предел тому, что вы можете видеть. Этот подход позволяет выявить чрезвычайно мелкие объекты и узнавать о материалах то, чего мы никогда не знали, — сказал профессор Фохтунг. Теперь же у нас этого предела нет. Это определяется размером объектива, его кривизной и другими характеристиками.

Это может даже позволить получить более глубокое понимание о работе человеческой ткани и клеток, которые тоже могут быть изучены с помощью новой методики. Ученые считают, что такой подход к изучению веществ позволит исследователям узнать еще больше о твердотельных материалах, подобных тем, которые используются в технологических устройствах.

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть