மேம்பட்ட பொருட்கள் வடிவமைப்பிற்கான விளக்கக்கூடிய AI- அடிப்படையிலான இயற்பியல் கோட்பாடு
AI மற்றும் இடவியல் கொண்ட நானோ-காந்த சாதனங்களில் காரண பகுப்பாய்வு மற்றும் காட்சிப்படுத்தலுக்கான “விரிவாக்கப்பட்ட லாண்டாவ் இலவச ஆற்றல் மாதிரியை” விஞ்ஞானிகள் உருவாக்குகின்றனர்.
குறைந்த மின் நுகர்வு மற்றும் அதிக வேகம் போன்ற அடுத்த தலைமுறை நானோ எலக்ட்ரானிக் சாதனங்களில் விரும்பத்தக்க செயல்திறனை அடைய நுண்ணிய பொருட்கள் பகுப்பாய்வு அவசியம். இருப்பினும், அத்தகைய சாதனங்களில் உள்ள காந்தப் பொருட்கள் பெரும்பாலும் நானோ கட்டமைப்புகள் மற்றும் காந்த களங்களுக்கு இடையே நம்பமுடியாத சிக்கலான தொடர்புகளை வெளிப்படுத்துகின்றன. இது, செயல்பாட்டு வடிவமைப்பை சவாலாக ஆக்குகிறது.
பாரம்பரியமாக, ஆராய்ச்சியாளர்கள் நுண்ணிய படத் தரவின் காட்சி பகுப்பாய்வு செய்துள்ளனர். இருப்பினும், இது பெரும்பாலும் அத்தகைய தரவின் விளக்கத்தை தரமானதாகவும் மிகவும் அகநிலையாகவும் ஆக்குகிறது. நானோ அளவிலான காந்தப் பொருட்களில் உள்ள சிக்கலான இடைவினைகளின் அடிப்படையிலான வழிமுறைகளின் காரண பகுப்பாய்வு இல்லாதது.
சமீபத்திய முன்னேற்றத்தில், நுண்ணிய படத் தரவின் விளக்கத்தை தானியக்கமாக்குவதில் ஒரு ஆராய்ச்சிக் குழு வெற்றி பெற்றது. இடவியல், தரவு அறிவியல் மற்றும் இலவச ஆற்றல் ஆகியவற்றின் கலவையைப் பயன்படுத்தி குழு உருவாக்கிய “விரிவாக்கப்பட்ட லாண்டாவ் இலவச ஆற்றல் மாதிரியைப்” பயன்படுத்தி இது அடையப்பட்டது. மாதிரியானது இயற்பியல் பொறிமுறையையும் காந்த விளைவின் முக்கியமான இடத்தையும் விளக்குகிறது மற்றும் நானோ சாதனத்திற்கான உகந்த கட்டமைப்பை முன்மொழிகிறது. தகவல் இடத்தில் ஆற்றல் நிலப்பரப்புகளை வரைய இயற்பியல் அடிப்படையிலான அம்சங்களை இந்த மாதிரி பயன்படுத்தியது, இது பல்வேறு வகையான பொருட்களில் நானோ அளவீடுகளில் உள்ள சிக்கலான தொடர்புகளைப் புரிந்து கொள்ள பயன்படுத்தப்படலாம். ஆய்வின் விவரங்கள் இன்று (நவம்பர் 29) இதழில் வெளியிடப்படும் அறிவியல் அறிக்கைகள். ஜப்பானில் உள்ள டோக்கியோ அறிவியல் பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த பேராசிரியர் மசாடோ கோட்சுகி இந்த ஆராய்ச்சிக்கு தலைமை தாங்கினார்.
“வழக்கமான பகுப்பாய்வு நுண்ணோக்கி படங்களின் காட்சி ஆய்வின் அடிப்படையில் அமைந்துள்ளது, மேலும் பொருள் செயல்பாட்டுடனான உறவுகள் தரமான முறையில் மட்டுமே வெளிப்படுத்தப்படுகின்றன, இது பொருள் வடிவமைப்பிற்கு ஒரு பெரிய இடையூறாகும். எங்கள் நீட்டிக்கப்பட்ட Landau இலவச ஆற்றல் மாதிரியானது, இந்த பொருட்களுக்குள் உள்ள சிக்கலான நிகழ்வுகளின் இயற்பியல் தோற்றம் மற்றும் இருப்பிடத்தை அடையாளம் காண உதவுகிறது. இந்த அணுகுமுறை ஆழமான கற்றல் எதிர்கொள்ளும் விளக்கத்திறன் சிக்கலைச் சமாளிக்கிறது, இது ஒரு வகையில், புதிய இயற்பியல் சட்டங்களை மீண்டும் கண்டுபிடிப்பதற்கு சமம்” என்று பேராசிரியர் கோட்சுகி விளக்குகிறார். இந்த வேலைக்கு ககென்ஹி, ஜேஎஸ்பிஎஸ் மற்றும் பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸ் கிராண்டிற்கான புதுமையான மைய தொழில்நுட்பத்தை உருவாக்குவதற்கான மெக்ஸ்ட்-புரோகிராம் ஆதரவு அளித்தன.
மாதிரியை வடிவமைக்கும் போது, லாண்டவ் இலவச ஆற்றல் மாதிரியை நீட்டிக்க, இடவியல் மற்றும் தரவு அறிவியல் துறைகளில் உள்ள அதிநவீன நுட்பத்தை குழு பயன்படுத்தியது. இது ஒரு மாதிரிக்கு வழிவகுத்தது, இது நானோ காந்தங்களில் காந்தமாக்கல் தலைகீழ் மாற்றத்தின் காரண பகுப்பாய்வை செயல்படுத்துகிறது. குழு பின்னர் இயற்பியல் தோற்றம் மற்றும் அசல் காந்த டொமைன் படங்களின் காட்சிப்படுத்தலின் தானியங்கு அடையாளத்தை மேற்கொண்டது.
அவற்றின் முடிவுகள் ஒரு குறைபாட்டிற்கு அருகில் உள்ள டிமேக்னடைசேஷன் ஆற்றல் ஒரு காந்த விளைவை உருவாக்குகிறது, இது “பின்னிங் நிகழ்வுக்கு” பொறுப்பாகும். மேலும், குழு ஆற்றல் தடைகளின் இடஞ்சார்ந்த செறிவைக் காட்சிப்படுத்த முடியும், இது இதுவரை அடையப்படாத சாதனையாகும். இறுதியாக, குறைந்த மின் நுகர்வு கொண்ட பதிவு சாதனங்கள் மற்றும் நானோ கட்டமைப்புகளின் இடவியல் ரீதியாக தலைகீழ் வடிவமைப்பை குழு முன்மொழிந்தது.
இந்த ஆய்வில் முன்மொழியப்பட்ட மாதிரியானது ஸ்பின்ட்ரோனிக் சாதனங்கள், குவாண்டம் தகவல் தொழில்நுட்பம் மற்றும் வலை 3 ஆகியவற்றின் வளர்ச்சியில் பரவலான பயன்பாடுகளுக்கு பங்களிக்கும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.
“எங்கள் முன்மொழியப்பட்ட மாதிரி பொருள் பொறியியலுக்கான காந்த பண்புகளை மேம்படுத்துவதற்கான புதிய சாத்தியங்களைத் திறக்கிறது. ஒரு பொருளின் செயல்பாடு ‘ஏன்’ மற்றும் ‘எங்கே’ வெளிப்படுத்தப்படுகிறது என்பதைத் தெளிவுபடுத்த நீட்டிக்கப்பட்ட முறை இறுதியாக நம்மை அனுமதிக்கும். காட்சி ஆய்வுகளை நம்பியிருந்த பொருள் செயல்பாடுகளின் பகுப்பாய்வு, துல்லியமான செயல்பாட்டு வடிவமைப்பை சாத்தியமாக்குவதற்கு இப்போது அளவிடப்படுகிறது,” என்று ஒரு நம்பிக்கையான பேராசிரியர் கோட்சுகி முடிக்கிறார்.
குறிப்பு: “விரிவுபடுத்தப்பட்ட லாண்டவ் இலவச ஆற்றலைப் பயன்படுத்தி காந்தமாக்கல் தலைகீழ் மாற்றத்தின் காரணப் பகுப்பாய்வு மற்றும் காட்சிப்படுத்தல்” 29 நவம்பர் 2022, அறிவியல் அறிக்கைகள்.
DOI: 10.1038/s41598-022-21971-1
இந்த ஆய்வு ககென்ஹி, ஜேஎஸ்பிஎஸ் ஆல் ஆதரிக்கப்பட்டது [21H04656]. இந்த ஆய்வின் ஒரு பகுதி பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸ் கிராண்ட் எண் JPJ009777 மற்றும் KAKENHI, JSPS க்கான புதுமையான மைய தொழில்நுட்பத்தை உருவாக்குவதற்கான MEXT-திட்டத்தால் ஆதரிக்கப்பட்டது. [19K22117, 22K14590].