Il y a un vieil adage, « Si le caoutchouc est le matériau qui a ouvert la voie au sol, l’aluminium est celui qui a ouvert la voie vers le ciel. » De nouveaux matériaux ont toujours été découverts à chaque tournant qui a changé l’histoire humaine. Les matériaux utilisés dans les dispositifs de mémoire évoluent également de manière drastique avec l’émergence de nouveaux matériaux tels que les matériaux en silicium dopé, les matériaux à résistance changeante et les matériaux qui magnétisent et polarisent spontanément. Comment ces nouveaux matériaux sont-ils fabriqués ? Une équipe de recherche de POSTECH a révélé le mécanisme derrière la fabrication de matériaux utilisés dans de nouveaux dispositifs de mémoire en utilisant l’intelligence artificielle.




L’équipe de recherche dirigée par le professeur Si-Youthful Choi du département de science et génie des matériaux et l’équipe dirigée par le professeur Daesu Lee du département de physique de POSTECH ont réussi ensemble à synthétiser une nouvelle substance qui produit de l’électricité en provoquant une polarisation (un phénomène de dont la posture des rates négatives et positives est séparée des expenses négatives et positives à l’intérieur du cristal) à température ambiante et a confirmé sa variation dans la construction cristalline en appliquant une analyse de réseau neuronal profond. Cet article a été publié dans le récent numéro de Mother nature Communications.

Fabriquer de nouveaux matériaux à l'aide de l'IA

Les structures atomiques des oxydes de pérovskite sont souvent déformées et leurs propriétés sont déterminées par la rotation octaédrique de l’oxygène (OOR) en conséquence. En fait, il n’y a que quelques modèles OOR stables présents à l’équilibre et cela limite inévitablement les propriétés et les fonctions des oxydes de pérovskite.




L’équipe de recherche commune s’est concentrée sur un oxyde de pérovskite appelé CaTiO3 qui reste non polaire (ou paraélectrique) même à la température absolue de 0K. Cependant, sur la foundation des calculs ab-initio, l’équipe a découvert qu’un modèle OOR distinctive qui n’existe pas naturellement serait en mesure de faciliter la ferroélectricité, une puissante polarisation à température ambiante.

Dans cette optique, l’équipe de recherche a réussi à synthétiser un nouveau matériau (CaTiO3 hétéroépitaxial) qui possède la ferroélectricité en appliquant une ingénierie d’interface qui contrôle les structures atomiques à l’interface et en conséquence sa propriété physique.

En outre, une analyse de réseau neuronal profond a été appliquée pour examiner la good OOR et la variation de quelques décennies de picomètre dans les structures atomiques, et diverses constructions atomiques ont été simulées et les données ont été utilisées pour l’analyse de l’IA afin d’identifier des modèles OOR contrôlés artificiellement.

« Nous avons confirmé que nous pouvons créer de nouveaux phénomènes physiques qui ne se produisent pas naturellement en obtenant le modèle OOR exceptional en contrôlant la variation de sa construction atomique », a fait remarquer le professeur Daesu Lee. « Il est particulièrement important de voir que les résultats de la recherche convergente de la physique et de l’ingénierie des nouveaux matériaux permettent des calculs pour la conception de matériaux, la synthèse de nouveaux matériaux et l’analyse pour comprendre de nouveaux phénomènes. »

Le professeur Si-Youthful Choi a expliqué: « En appliquant l’apprentissage automatique profond à la recherche sur les matériaux, nous avons réussi à identifier des variations à l’échelle atomique sur des dizaines de picomètres qui sont difficiles à identifier avec l’œil humain. » Il a ajouté: « Cela pourrait être une approche avancée pour l’analyse des matériaux qui peut aider à comprendre le mécanisme de création de nouveaux matériaux avec des phénomènes physiques uniques. »