Inżynierowie z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego używają superkomputera do projektowania materiałów z perspektywami na ulepszenie ogniw słonecznych i diod LED - znalezienie 13 z tych pierwszych i 23 z nich
Materiały będące kandydatami, rodzaje półprzewodników hybrydowych halogenków, byłyby stabilne i wykazywałyby doskonałe właściwości optoelektroniczne.
Według UCSD mają one nieorganiczną strukturę zawierającą kationy organiczne i wykazują właściwości materiału, których nie można znaleźć tylko w materiałach organicznych lub nieorganicznych, co wskazuje, że perowskity hybrydowe - obiecujące materiały ogniw słonecznych - są podklasą tej grupy - ale okazują się trudne do stabilizacji aganistycznych uszkodzeń atmosfery, a wiele z nich zawiera Pb.
Celem projektu jest znalezienie stabilnych, pozbawionych Pb opto-półprzewodników słonecznych.
„Patrzymy w przeszłość struktur perowskitowych, aby znaleźć nową przestrzeń do projektowania hybrydowych materiałów półprzewodnikowych do optoelektroniki”, mówi profesor Kesong Yang.
Zespół rozpoczął od przeszukania baz danych materiałów kwantowych AFLOW i The Materials Project, analizując związki chemicznie podobne do perowskitów halogenków Pb - znajdując 24 struktury do wykorzystania jako szablony do generowania hybrydowych materiałów organiczno-nieorganicznych.
Wykonanie obliczeń mechaniki kwantowej na tych stworzonych 4 507 hipotetycznych hybrydowych związkach halogenkowych.
Eksploracja danych i przeglądanie danych na temat tego hipotetycznego zasobu, powiedział uniwersytet, wskazało 13 kandydatów na materiały ogniw słonecznych i 23 kandydatów na diody LED.
Opracowanie kompletnego szkieletu oprogramowania wyposażonego w generowanie danych, eksplorację danych i algorytmy przesiewania danych dla materiałów z halogenkami hybrydowymi zajęło kilka lat i, jak twierdzi uniwersytet, wiele wysiłku, aby struktura oprogramowania działała z oprogramowaniem wykorzystywanym do wysokiej przepustowości obliczenia. „Wysokoprzepustowe badanie organiczno-nieorganicznych materiałów hybrydowych nie jest trywialne”, powiedział Yang.
To samo podejście zostanie teraz zastosowane do innych struktur krystalicznych, poszukujących lepszych ogniw słonecznych i materiałów LED oraz, przy użyciu nowych modułów eksploracji danych, materiałów funkcjonalnych do spintroniki.
W projekcie wykorzystano komputer Comet firmy UCSD, a prace opisano w „ Wysokoprzepustowym projektowaniu obliczeniowym półprzewodników hybrydowych organiczno-nieorganicznych poza perowskitami dla optoelektroniki ” w czasopiśmie Energy & Environmental Science.
