Marie Rousseau En science des matériaux, les candidats à de nouveaux matériaux fonctionnels sont généralement explorés par essais et erreurs par le biais de calculs, de méthodes synthétiques et d’analyses de matériaux. Cependant. Désormais. En combinant les calculs des premiers principes, l’optimisation bayésienne et le dépôt alternatif monoatomique.
Par exemple, la découverte de nouveaux matériaux magnétiques fonctionnels pourrait ouvrir les portes à des dispositifs spintroniques économes en énergie. Ces dernières années. pour lesquels les matériaux magnétiques à forte anisotropie magnétocristalline (MCA) sont requises. Les matériaux ferromagnétiques, qui conservent leur aimantation sans champ magnétique externe, présentent donc un intérêt particulier en tant que systèmes de stockage de données. Par exemple, les alliages ordonnés de kind L10 constitués de deux éléments et de deux périodes, tels que L10-FeCo et L10-FeNi, ont été activement étudiés en tant que candidats prometteurs pour les matériaux magnétiques fonctionnels de nouvelle génération. Cependant, la combinaison d’éléments constitutifs est extrêmement limitée et les matériaux avec un sort, un nombre et une périodicité d’élément étendus ont rarement été explorés.
Qu’est-ce qui freine cette exploration ? Les scientifiques indiquent que les explosions combinatoires qui peuvent se produire facilement dans les movies multicouches, nécessitant beaucoup de temps et d’efforts dans la sélection des éléments constitutifs et la fabrication des matériaux, sont la principale raison. En outre, il est extrêmement difficile de prédire la fonction de MCA en raison de l’interaction complexe de divers paramètres, notamment la composition cristalline, le second magnétique et l’état électronique, et le protocole conventionnel repose en grande partie sur des essais et des erreurs. Ainsi, il y a beaucoup de possibilités et de besoins pour développer une voie efficace pour découvrir de nouveaux matériaux magnétiques à haute overall performance.
Sur ce front. M. Daigo Furuya et M. Takuya Miyashita de l’Université des sciences de Tokyo (TUS), ainsi que le Dr Yoshio Miura de l’Institut national des sciences des matériaux (NIMS ). Dans une nouvelle étude, qui a été mise en ligne le 30 juin 2022 et publiée dans Science and Technological know-how of Advanced Products: Solutions le 1er juillet 2022, l’équipe a fait état de son succès dans le développement d’un système d’exploration de matériaux en intégrant le calcul, l’information, et sciences expérimentales pour les matériaux magnétiques à fort MCA. Le professeur Kotsugi explique : “Nous nous sommes concentrés sur l’intelligence artificielle et l’avons combinée avec la science informatique et expérimentale pour développer une méthode de synthèse de matériaux efficace. Des matériaux prometteurs au-delà des attentes humaines ont été découverts en termes de composition électronique. Ainsi, cela changera la nature du génie des matériaux ! ”
Dans leur étude, qui était le résultat d’une recherche conjointe par TUS et NIMS et soutenue par JST-CREST, l’équipe a calculé l’énergie MCA par des calculs de premiers principes (une méthode utilisée pour calculer les états électroniques et les propriétés physiques des matériaux sur la base des lois de mécanique quantique) et effectué une optimisation bayésienne pour rechercher des matériaux à haute énergie MCA. Cette méthode de recherche de matériaux robuste était moins smart aux influences de facteurs irréguliers tels que les valeurs aberrantes et le bruit et a permis à l’équipe de sélectionner les trois principaux matériaux candidats — (Fe/Cu/Fe/Cu), (Fe/Cu/Co/Cu), et (Fe/Co/Fe/Ni) – comprenant du fer (Fe), du cobalt (Co), du nickel (Ni) et du cuivre (Cu).
Les trois principaux matériaux prédits avec les valeurs d’énergie MCA les plus élevées ont ensuite été fabriqués through la méthode d’empilement alterné monoatomique en utilisant la procedure de dépôt pulsé par laser pour créer des matériaux magnétiques multicouches composés de 52 couches, à savoir 13, 13, et 13. Parmi les trois structures, 1 a montré une valeur MCA (3,74 × 106 erg/cc) bien supérieure à celle de L10-FeNi (1,30 × 106 erg/cc).
De additionally, en utilisant la méthode de perturbation de next ordre, l’équipe a découvert que le MCA est généré à l’état électronique. Cela atteste de la pertinence de l’utilisation de l’optimisation bayésienne pour identifier les états électroniques qui sont probablement impossibles à imaginer par l’expérience humaine et l’intuition seules. Ainsi., tels que les alliages Heusler et les matériaux spin-thermoélectriques”, observe le professeur Kotsugi.
