Новый алгоритм поможет в разработке функциональных материалов

Японские ученые из Токийского университета науки разработали алгоритм, который позволит автоматически интерпретировать изображения материалов, полученные с микроскопа. Это поможет в разработке спинтронных устройств, квантовых компьютеров и других технологий. Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.

Чтобы получить эффективные наноэлектронные устройства, нужно проводить их анализ на микроскопическом уровне. Это поможет достигнуть высокой скорости работы, низкого энергопотребления. Обычно анализ микроскопических изображений проводится на глаз, что делает его субъективным и качественным. При этом не оцениваются сложные взаимодействия между наноструктурами и магнитными доменами и другие физические явления.

Японские ученые смогли автоматизировать интерпретацию микроскопических изображений материалов. Для этого они разработали расширенную модель свободной энергии Ландау, используя методы топологии и информатики. Модель позволяет определить физический механизм взаимодействий в материале, а также находит координаты магнитных эффектов. Также она предлагает оптимальную структуру наноустройств.

Ученые попробовали использовать свой метод. Модель показала, что вблизи дефектов в материале образуется размагничивающее поле, которое является причиной так называемого «связывающего эффекта». Также исследователи смогли визуализировать пространственную концентрацию энергетических барьеров, что было достигнуто впервые. Наконец, ученые предложили дизайны записывающих устройств и наноструктур с низким энергопотреблением.

Использование нового подхода может быть полезно при разработке спинтронных устройств, квантовых компьютеров и Web3.