Para ilmuwan baru saja menyaksikan atom bergerak untuk pertama kalinya menggunakan AI
Para ilmuwan telah mengembangkan teknik yang digerakkan oleh AI yang terungkap yang mengungkapkan gerakan tersembunyi nanopartikel, penting dalam ilmu material, obat-obatan, dan elektronik.
Dengan mengintegrasikan kecerdasan buatan Dengan mikroskop elektron, para peneliti sekarang dapat memvisualisasikan perubahan tingkat atom yang sebelumnya dikaburkan oleh kebisingan. Terobosan ini memungkinkan pemahaman yang lebih jelas tentang bagaimana partikel -partikel kecil ini berperilaku dalam berbagai kondisi, berpotensi merevolusi proses industri dan penemuan ilmiah.
AI dan mikroskop elektron menerangi perilaku nanopartikel
Para ilmuwan telah mengembangkan metode baru untuk mengungkapkan bagaimana nanopartikel bergerak dan berubah seiring waktu. Partikel -partikel kecil ini memainkan peran penting dalam industri seperti obat -obatan, elektronik, dan energi. Terobosan, diterbitkan di Sainsmenggabungkan kecerdasan buatan dengan mikroskop elektron untuk membuat visual terperinci tentang bagaimana nanopartikel bereaksi terhadap kondisi yang berbeda.
“Sistem katalitik berbasis nanopartikel memiliki dampak yang luar biasa pada masyarakat,” jelas Carlos Fernandez-Granda, Direktur Pusat Ilmu Data NYU dan seorang profesor matematika dan ilmu data, salah satu penulis makalah. “Diperkirakan 90 persen dari semua produk yang diproduksi melibatkan proses katalitik di suatu tempat dalam rantai produksi mereka. Kami telah mengembangkan metode intelijen buatan yang membuka jendela baru untuk eksplorasi dinamika struktural tingkat atom dalam bahan.”
Menggabungkan mikroskop AI dan elektron untuk detail yang belum pernah terjadi sebelumnya
Penelitian, yang dilakukan bekerja sama dengan para ilmuwan dari Arizona State University, Cornell University, dan Universitas Iowamenggabungkan mikroskop elektron dengan AI. Kombinasi yang kuat ini memungkinkan para ilmuwan untuk mengamati struktur dan gerakan molekuler – hingga sepersonis meter – dengan detail dan kecepatan yang belum pernah terjadi sebelumnya.
“Mikroskop elektron dapat menangkap gambar pada resolusi spasial tinggi, tetapi karena kecepatan di mana struktur atom nanopartikel berubah selama reaksi kimia, kita perlu mengumpulkan data dengan kecepatan yang sangat tinggi untuk memahami fungsionalitas mereka,” jelas Peter A. Crozier, seorang profesor ilmu material dan teknik di Arizona State University dan salah satu dari Peter Paper. “Ini menghasilkan pengukuran yang sangat bising. Kami telah mengembangkan metode intelijen buatan yang belajar bagaimana menghapus kebisingan ini-secara otomatis-memungkinkan visualisasi dinamika tingkat atom kunci.”
Mengungkapkan gerakan atom dengan pembelajaran yang mendalam
Mengamati pergerakan atom pada nanopartikel sangat penting untuk memahami fungsionalitas dalam aplikasi industri. Masalahnya adalah bahwa atom hampir tidak terlihat dalam data, sehingga para ilmuwan tidak dapat memastikan bagaimana mereka berperilaku – setara dengan pelacakan objek dalam video yang diambil di malam hari dengan kamera lama. Untuk mengatasi tantangan ini, penulis makalah ini melatih jaringan saraf yang dalam, mesin komputasi AI, yang mampu “menerangi” gambar elektron-mikroskop, mengungkapkan atom yang mendasarinya dan perilaku dinamisnya.
“Sifat perubahan partikel sangat beragam, termasuk periode fluks, yang dimanifestasikan sebagai perubahan cepat dalam struktur atom, bentuk partikel, dan orientasi; memahami dinamika ini membutuhkan alat statistik baru,” jelas David S. Matteson, seorang profesor dan ketua asosiasi dari Departemen Statistik Cornell. “Studi ini memperkenalkan statistik baru yang memanfaatkan analisis data topologi untuk mengukur fluksonalitas dan untuk melacak stabilitas partikel saat mereka transisi antara keadaan yang dipesan dan tidak teratur.”
Referensi: “Memvisualisasikan dinamika dan ketidakstabilan permukaan nanopartikel yang diaktifkan oleh Deep Denoising” oleh Peter A. Crozier, Matan Leibovich, Piyush Haluai, Mai Tan, Andrew M. Thomas, Joshua Vincent, Sreos Mohan, Adria Marcos Morales, Shreya A. Kulkon, Kulria S. Fernandez-Granda, 27 Februari 2025, Sains.
Doi: 10.1126/science.ads2688
Penelitian ini didukung oleh hibah dari National Science Foundation (OAC-1940263, OAC-2104105, CBET 1604971, DMR 184084, CHE 2109202, OAC-1940097, OAC-213936, OAC-1940124, DMS-2004143).
Jangan pernah melewatkan terobosan: Bergabunglah dengan buletin ScitechDaily.
