Yapısal Analizde Yapay Zeka Yöntemi: Crystalyze
Bilim insanları, 100 yılı aşkın bir süredir X-ışını kristalografisi kullanarak metaller, taşlar ve seramik gibi kristalin malzemelerin yapısını belirlemektedir.
MIT Kimyagerleri Yeni Bir Yapay Zeka Modeli Geliştirdi
Bu teknik kristal bütün olduğunda en iyi sonucu verir, ancak birçok durumda bilim insanlarının sadece malzemenin toz hali olan parçaları vardır, ki bu da genel yapıyı bir araya getirmeyi daha zor hale getirir.
MIT kimyagerleri şimdi, toz halindeki bu kristallerin yapılarını belirlemeyi çok daha kolay hale getirebilecek yeni bir generatif yapay zeka modeli geliştirdi. Bu tahmin modeli, araştırmacılara piller, mıknatıslar ve birçok uygulama için malzemeleri karakterize etmelerine yardımcı olabilir.
Yapı Bilgisinin Önemi
MIT Kimya Profesörü Danna Freedman, yapı çözümünün her malzeme için bilinmesi gereken ilk şey olduğunu belirtiyor. Yapı, süperiletkenlik, manyetik özellikler, fotovoltaiklerin türü gibi çeşitli uygulamalar için önemlidir.
Crystalyze adını verdikleri yapay zeka modeliyle kristal yapıları tahmin eden Freedman ve Stanford Üniversitesi Bilgisayar Bilimleri Profesörü Jure Leskovec liderliğindeki ekibin çalışması, bugün Journal of the American Chemical Society‘de yayımlandı.
Farklı Desenler
Metaller ve diğer inorganik katı malzemeleri içeren kristalin malzemeler, aynı şekil ve boyutta birkaç tane aynı, tekrarlayan birimlerden oluşan bir kafes yapısına sahiptir. Bu birimler, içlerinde atomların hassas bir şekilde düzenlendiği “kutular” olarak düşünülebilir.
X-ışınları bu yapıya gönderildiğinde, atomlardan farklı açılarda ve yoğunluklarda dağılarak atomların ve aralarındaki bağların pozisyonları hakkında bilgi verir. Bu teknik, biyolojik molekülleri de içeren materyalleri analiz etmek için de kullanılmıştır.
Bilinmeyen Yapıların Çözümü
Crystalyze modelini, daha önce çözülmüş olmayan yüzlerce simülasyonlu difraksiyon desenlerine uygulayan araştırmacılar, modelin doğruluğunu test ettiler ve bu desenlerin yapılarını belirlemeyi başardılar. Ayrıca, bu modeli kullanarak Freedman’ın laboratuvarında basınç altında tepkimeye girmeyen elementleri bileşikler haline getirmek suretiyle ürettiği malzemelerin yapılarını da ortaya çıkardılar. Bu yaklaşım, aynı kimyasal bileşime sahip olmalarına rağmen, radikal derecede farklı kristal yapı ve fiziksel özelliklere sahip yeni malzemelerin üretilmesinde kullanılabilir.
Yapılan bu çalışmalar sonucunda, yepyeni malzemeler keşfedildi ve elementlerin kombinasyonlarından oluşan ilk yeni ikili fazlarının yapıları belirlendi.
Etkili Malzeme Araştırmaları İçin
Toz halindeki kristalin malzemelerin yapılarını belirleyebilmek, neredeyse her malzemelerle ilgili alanda çalışan araştırmacılara yardımcı olabilir. MIT ekibi, modelin web arayüzünü buradan paylaşmıştır.
Bu araştırma, ABD Enerji Bakanlığı ve Ulusal Bilim Vakfı tarafından desteklenmektedir.