Алгоритмы ИИ обнаружили неожиданный квантовый эффект в теплопроводности OLED-материалов

Международная научная группа раскрыла механизм теплопереноса в органических полупроводниках — материалах, используемых в OLED-экранах, гибкой электронике и солнечных панелях. Исследование показало, что до 70% тепла в этих материалах передаётся за счёт квантового туннелирования фононов, а не классического «перемещения частицами», как считалось ранее.

«Модели теплопроводности для кристаллов десятилетиями игнорировали волновую природу фононов. Мы доказали, что в органических полупроводниках с крупными молекулами, такими как пентацен, туннельный эффект становится доминирующим. Это объясняет, например, почему их теплопроводность почти не зависит от температуры», — подчёркивает руководитель исследования Эгберт Зойер.

Открытие стало возможным благодаря нестандартному применению машинного обучения: вместо анализа экспериментальных данных нейросети обучали на фундаментальных физических законах, что позволило выявить скрытые паттерны в атомных взаимодействиях.

{Ya.Context.AdvManager.render({"blockId": "R-A-13768237-6","renderTo": "yandex_rtb_R-A-13768237-6" }) }) ]]> 

Фото: Lunghammer—TU Graz

Традиционные модели описывали теплоперенос как движение фононов, аналогичное диффузии газа. Однако для материалов с низкой теплопроводностью, таких как органические полупроводники, эти подходы давали ошибки до 300%. Алгоритмы машинного обучения, обработавшие данные 500+ молекулярных динамических симуляций, показали, что при размере молекул свыше 1.2 нм волновые эффекты начинают преобладать.

{Ya.Context.AdvManager.render({"blockId": "R-A-13768237-15","renderTo": "yandex_rtb_R-A-13768237-15" }) }) ]]>

«Крупные молекулы колеблются с частотой ниже 100 Гц, что усиливает их волновые свойства. Тепло “перепрыгивает” между молекулами через резонанс, минуя прямое столкновение фононов», — поясняет первый автор работы Лукас Легенштейн.

Это открытие позволяет целенаправленно проектировать материалы. Например, добавление гибких боковых групп к молекулам усиливает туннелирование, снижая теплопроводность для термоэлектрических преобразователей. Напротив, компактные молекулярные структуры с жёсткими связями помогут улучшить теплоотвод в микроэлектронике.

«Теперь мы можем предсказать, как изменение структуры повлияет на теплоперенос, сократив разработку материалов с лет до месяцев», — отмечает Зойер.

Особые надежды учёные возлагают на применение метода к металлоорганическим каркасам. В этих пористых материалах, используемых для хранения водорода или улавливания CO2, локальный перегрев часто разрушает структуру. Управление туннельными эффектами позволит повысить их стабильность.

«Классические квантовые расчёты для таких систем занимают годы. Наш подход сокращает это до дней без потери точности», — говорят авторы. 

Команда уже сотрудничает со стартапом по производству OLED-материалов, где внедрение новых принципов повысило энергоэффективность устройств на 15%. По словам Зойера, сочетание машинного обучения и фундаментальной физики открывает эру «материалов по требованию» — от гибких сенсоров для «умной» одежды до систем рекуперации тепла в промышленности.

Источник Еще новости... Российские ученые создали новый алгоритм для ускорения работы ИИ 22.03.2025 Американский Минюст начал охотиться на поджигателей машин Tesla 22.03.2025 Сверхбольшой телескоп ELT сможет зафиксировать признаки жизни у Проксимы Центавра за 10 часов наблюдений 22.03.2025 Ледники в Андах в нынешнем состоянии оказались угрозой миллионам людей 22.03.2025 Так выглядит Земля с высоты 510 км (на 100 км выше, чем МКС): платформа Pioneer с капсулой W-3 от Varda Space сделала потрясающий снимок Земли 22.03.2025 Google открыла доступ к превращению исследований в подкасты с помощью ИИ 22.03.2025 Шведский космодром Эсрейндж запустил ракеты REXUS 22.03.2025 Работники Tesla в Германии пожаловались: нет времени даже сходить в туалет 22.03.2025 Загрузить еще... Tags: OLEDгибкая электроникаквантовая физикамашинное обучениемолекулярная динамикаполупроводникитеплопроводностьэнергоэффективность  

FiNE NEWS FiNE NEWS

21:05
Нет комментариев. Ваш будет первым!
Использование нашего сайта означает ваше согласие на прием и передачу файлов cookies.

© 2025