Memajukan pengeditan gen dengan varian CRISPR / Cas9 baru - ScienceDaily
Top News

Sistem menggunakan pembelajaran mesin untuk menganalisis batas antara butiran kristal, memungkinkan pemilihan properti yang diinginkan dalam logam baru – ScienceDaily


Paduan logam mutakhir sangat penting dalam bagian-bagian penting kehidupan modern, dari mobil hingga satelit, dari bahan konstruksi hingga elektronik. Tetapi menciptakan paduan baru untuk penggunaan khusus, dengan kekuatan, kekerasan, ketahanan korosi, konduktivitas yang dioptimalkan, dan sebagainya, telah dibatasi oleh pemahaman kabur para peneliti tentang apa yang terjadi pada batas antara butiran kristal kecil yang menyusun sebagian besar logam.

Ketika dua logam dicampur bersama, atom-atom logam sekunder mungkin berkumpul di sepanjang batas butir ini, atau mereka mungkin menyebar melalui kisi atom di dalam butir. Sifat keseluruhan material sebagian besar ditentukan oleh perilaku atom-atom ini, tetapi hingga saat ini belum ada cara sistematis untuk memprediksi apa yang akan mereka lakukan.

Para peneliti di MIT kini telah menemukan cara, menggunakan kombinasi simulasi komputer dan proses pembelajaran mesin, untuk menghasilkan jenis prediksi terperinci dari properti ini yang dapat memandu pengembangan paduan baru untuk berbagai aplikasi. Penemuan ini dijelaskan hari ini di jurnal Komunikasi Alam, dalam makalah oleh mahasiswa pascasarjana Malik Wagih, postdoc Peter Larsen, dan profesor ilmu dan teknik material Christopher Schuh.

Schuh menjelaskan bahwa memahami perilaku tingkat atom dari logam polikristalin, yang mencakup sebagian besar logam yang kami gunakan, merupakan tantangan yang menakutkan. Sedangkan atom-atom dalam satu kristal tersusun dalam pola yang teratur, sehingga hubungan antara atom-atom yang berdekatan sederhana dan dapat diprediksi, tidak demikian halnya dengan beberapa kristal kecil pada kebanyakan benda logam. “Anda memiliki kristal yang hancur bersama pada apa yang kami sebut batas butir. Dan dalam bahan struktural konvensional, ada jutaan dan jutaan batas seperti itu,” katanya.

Batasan ini membantu menentukan sifat material. “Anda bisa menganggapnya sebagai lem yang menyatukan kristal,” katanya. “Tapi mereka tidak teratur, atom-atomnya campur aduk. Mereka tidak cocok dengan salah satu kristal yang mereka gabungkan.” Itu berarti mereka menawarkan miliaran kemungkinan pengaturan atom, katanya, dibandingkan dengan hanya beberapa di kristal. Menciptakan paduan baru melibatkan “mencoba mendesain daerah itu di dalam logam, dan ini miliaran kali lebih rumit daripada merancang dalam kristal.”

Schuh menganalogikan orang-orang di lingkungannya. “Ini seperti berada di pinggiran kota, di mana Anda mungkin memiliki 12 tetangga di sekitar Anda. Di sebagian besar logam, Anda melihat sekeliling, Anda melihat 12 orang dan mereka semua berada pada jarak yang sama dari Anda. Benar-benar homogen. Sedangkan di batas biji-bijian, Anda masih memiliki sekitar 12 tetangga, tetapi mereka semua berada pada jarak yang berbeda dan semuanya adalah rumah dengan ukuran berbeda di arah yang berbeda. “

Secara tradisional, katanya, mereka yang merancang paduan baru hanya melewatkan masalah, atau hanya melihat properti rata-rata batas butir seolah-olah semuanya sama, meskipun mereka tahu bukan itu masalahnya.

Sebaliknya, tim memutuskan untuk mendekati masalah secara ketat dengan memeriksa distribusi aktual konfigurasi dan interaksi untuk sejumlah besar kasus representatif, dan kemudian menggunakan algoritme pembelajaran mesin untuk mengekstrapolasi dari kasus spesifik ini dan memberikan nilai prediksi untuk seluruh rentang kasus. variasi paduan yang mungkin.

Dalam beberapa kasus, pengelompokan atom di sepanjang batas butir adalah sifat yang diinginkan yang dapat meningkatkan kekerasan dan ketahanan logam terhadap korosi, tetapi terkadang juga dapat menyebabkan penggetasan. Bergantung pada tujuan penggunaan paduan, insinyur akan mencoba mengoptimalkan kombinasi properti. Untuk studi ini, tim memeriksa lebih dari 200 kombinasi berbeda dari logam dasar dan logam paduan, berdasarkan kombinasi yang telah dijelaskan pada tingkat dasar dalam literatur. Para peneliti kemudian secara sistematis mensimulasikan beberapa senyawa ini untuk mempelajari konfigurasi batas butir mereka. Ini digunakan untuk menghasilkan prediksi menggunakan pembelajaran mesin, yang kemudian divalidasi dengan simulasi yang lebih terfokus. Prediksi pembelajaran mesin sangat cocok dengan pengukuran mendetail.

Hasilnya, para peneliti mampu menunjukkan bahwa banyak kombinasi paduan yang sebelumnya dianggap tidak layak ternyata layak, kata Wagih. Basis data baru yang dikumpulkan dari studi ini, yang telah tersedia di domain publik, dapat membantu siapa pun yang sekarang bekerja dalam merancang paduan baru, katanya.

Tim terus maju dengan analisis. “Dalam dunia ideal kami, apa yang akan kami lakukan adalah mengambil setiap logam dalam tabel periodik, dan kemudian kami akan menambahkan setiap elemen lain dalam tabel periodik ke dalamnya,” kata Schuh. “Jadi Anda mengambil tabel periodik dan Anda menyilangkannya dengan dirinya sendiri, dan Anda akan memeriksa setiap kemungkinan kombinasi.” Untuk sebagian besar kombinasi tersebut, data dasar belum tersedia, tetapi karena semakin banyak simulasi dilakukan dan data dikumpulkan, ini dapat diintegrasikan ke dalam sistem baru, katanya.

Pekerjaan itu didukung oleh Departemen Energi AS, Kantor Ilmu Energi Dasar.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Slot Online