hirdetés
2025. április. 26., szombat - Ervin.
hirdetés

 

Mesterséges intelligencia segíti az anyagok mikroszerkezetének vizsgálatát

A röntgenvonalprofil analízis hagyományos módszerével ezer darabos minta estében egy hónapig is eltarthat a kristályos anyagok mikroszerkezetének vizsgálata, az ELTE fizikusainak új, gépi tanuláson alapuló eljárása ezt az időt néhány másodpercre rövidíti. A Mesterséges Intelligencia Nemzeti Laboratórium támogatásával zajlott kutatás eredményeit a Nanomaterials folyóiratban publikálták.

A kristályhibák mennyisége és a szemcsék mérete alapvetően határozzák meg az anyag tulajdonságait. Az ELTE fizikusainak új, gépi tanulás alapú módszere rendkívüli módon felgyorsítja a különböző kémiai összetételű minták vizsgálatát, így jelentősen hozzájárul új anyagok kifejlesztéséhez is.

Ha egy kristályos anyagot röntgensugárral világítunk meg, akkor a mintáról szóródó sugárzás bizonyos térbeli irányokban úgynevezett intenzitásmaximumokat ad, amelyeket röntgendiffrakciós csúcsoknak nevezünk. A röntgendiffrakciós csúcsok alakja tükrözi az anyag mikroszerkezetét, így azok analíziséből következtetni lehet a mintát felépítő szemcsék méretére és a szemcsékben található kristályhibák mennyiségére.

 

A röntgenvonalprofil analízis hagyományos módszerével a mért csúcsokra elméletileg számolt függvényeket illesztenek, és a legjobban illeszkedő függvényből meghatározzák a mikroszerkezet jellemző paramétereit (például a szemcseméretet). Ez a módszer kis darabszámú minta esetén hatékonyan alkalmazható, új anyagok kifejlesztésénél azonban jelentős számú mintát kell megvizsgálni ahhoz, hogy a felhasználás szempontjából optimális kémiai összetételű anyagot megtalálják. A nagyszámú mérés leggyorsabban szinkrotronnal végezhető el. A szinktrotron a részecsekegyorsítók egyik fajtája, amelyből mindössze 30-40 van a világon.

Ugyanakkor még gyors mérés esetén is probléma a mérések lassú kiértékelése: a hagyományos illesztéses módszerrel ugyanis az analízis ezer mérésnél egy hónapot is igénybe vehet. Ezt az időt rövidíti le néhány másodpercre az új, mesterséges intelligencián alapuló eljárás, amelyet az ELTE fizikusai, Nagy Péter doktorandusz és témavezetője, Gubicza Jenő egyetemi tanár, valamint Csabai István, a Komplex Rendszerek Fizikája Tanszék professzora dolgoztak ki, együttműködésben a svájci ETH egyetem kutatójával, Kaszás Bálinttal.

A gépi tanulás alapú röntgenvonalprofil analízis (angolul: machine learning-based X-ray line profile analysis, rövidítve: ML-XLPA) első lépéseként a kutatók készítettek egy szoftvert, amely különböző szemcseméretek és kristályhiba-mennyiségek esetére legyártotta az elméleti röntgendiffraktogramokat. Ezek alkották azt a tanulóhalmazt, amelyen a mesterséges intelligencia szoftver megtanulta a mikroszerkezeti paraméterek és a diffrakciós csúcsalakok közötti összefüggést.

Az elméleti tesztelés után a kutatók valódi mintán is kipróbálták az új módszert. Ez a svájci Empa kutatóintézetben (Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology) előállított 10 cm átmérőjű, korong alakú Co-Cr-Fe-Ni kombinatorikus minta volt, amelynek felületén a négy kémiai elem koncentrációja a hely függvényében folyamatosan változott. A mintát Pethő László, Nagy Péter és Johann Michler állították elő.

 

Hegedűs Zoltán a minta felületének körülbelül 1000 pontjában végzett diffrakciós mérést a hamburgi DESY szinkrotronban. A nagyszámú diffraktogramot a kutatók néhány másodperc alatt kiértékelték az új módszerrel, és így megkapták a mikroszerkezetet jellemző mennyiségek függését a kémiai összetételtől a négy kémiai elemből álló Co-Cr-Fe-Ni rendszerben. Az eljárást egyelőre csak egyfajta kristályos szerkezetre, az úgynevezett lapcentrált köbös atomi elrendezésre dolgozták ki, ezért a kutatók szeretnék továbbfejleszteni a módszert más típusú anyagokra is.

 

(forrás: ELTE)
Olvasói vélemény: 0,0 / 10
Értékelés:
A cikk értékeléséhez, kérjük először jelentkezzen be!
hirdetés

Könyveink

  • learn more A gyógyító kommunikáció - Praktikus tanácsok háziorvosoknak

    Az orvosi műhibaperek 70-80 százaléka kommunikációs hibákra, illetve az orvos kapcsolatteremtő...

  • learn more Misce fiat...

    Dr. Szabó Sándor, a Magyar Gyógyszerészi Kamara örökös, tiszteletbeli elnöke a 70. születésnapjára állította össze a kamara elmúlt 20 évének történetét...

  • learn more Rendhagyó szakácskönyv. Patikusok receptjei és borai

    Az utolsó darabig elfogyott, a későn rendelők pedig már nem is juthattak hozzá a Galenus Kiadó „Rendhagyó...

  • learn more Social dreaming

    Social dreaming – bizarr ötlet, hiszen csak egyes emberek álmodnak, és álmaikkal pszichoanalízisben „dolgoznak”. A social dreaming azonban más...

  • learn more Diabeteses neuropathia

    A diabeteses neuropathiáról szóló, jelenleg rendelkezésre álló könyvek nagy része terjedelmes és nincs olyan zsebkönyv, mely a diabeteses...

  • learn more A spiritualitás pszichológiája

    Az elmúlt években a „spiritualitás” fogalma elképesztő karriert futott be mind elterjedését, mind jelentésének bővülését tekintve...

  • learn more Mentalizációalapú csoportterápia (MBT-G) - Elméleti, klinikai és kutatási kézikönyv

    Az olvasó az első olyan átfogó kézikönyvet tartja a kezében, ami a...

  • learn more Aneszteziológia és intenzív terápia

    A jegyzet célja: megismertetni az anesztéziát és az intenzív terápiát, valamint hidat építeni az első években megszerzett...

  • learn more Sorból ki lóg

    Leírás: Mikrobiológia, járványtan és egészségpolitika szakembereknek és kíváncsiaknak. Nem baj, ha kilógsz a sorból. Lehet, hogy a sorral van a baj! –...

  • learn more Pirula a patikamanó - Marci elesik

    A Galenus Kiadó – a Patika Magazin kiadója - mesesorozatot jelentett meg Pirula, a patikamanó  sorozatcímmel 2-4 éves gyerekek...

  • learn more Akadémikus portrék - Erdei Anna - immunológus

    A kötet Herzka Ferenc dokumentumfilm-rendező, szerkesztő által készített portréfilm szövegéből készült...

  • learn more A placebo-válasz

    „A placebo-jelenségről sok mindent gondolnak az emberek, még a szakemberek is, ami lehet ugyan igaz is, de nem úgy, nem azért és nem akkor! Ebből a könyvből...

  • learn more A gyógyszerészet kialakulása és fejlődése

    A könyv átfogó képet nyújt a gyógyszerészet kialakulásáról és fejlődéséről az őskortól napjainkig. A szerző...

  • learn more Pszichiátria - másképp

    A szerző mindazoknak ajánlja könyvét, akik kapcsolatba kerültek a pszichiátriával, akár mint vizsgázók, akár mint terapeuták. A könyv...

  • learn more Gyermeked a személyi edződ - Fitt mama, egészséges baba

    Moccanj gyermekeddel! – Legyen Ő a te személyi edződ! Ha már nap mint nap „rákényszerít” a...

  • learn more Orbán Viktor és te

    Orbán Viktorra égető szükségünk van. Vagy talán nem is rá, hanem arra az Orbán Viktor-képre, amit a stábjával együtt professzionálisan alkotott meg,...

  • learn more Kötözzük sebeinket

    A mindennapokban rengeteg alkalommal kerülünk kapcsolatba sebekkel. Akár háztartási balesetek kapcsán, akár orvosi beavatkozás eredményeként. A...

  • learn more Méregtől a gyógyszerig

    Az író legjelentősebb cikkeiből történt válogatás mind az értő, mind a laikus olvasó számára értékes és érdekes ismeretanyagot nyújt. A...

  • learn more A születés traumája

    A születés traumája néhány év híján százéves mű – romantikusan szövevényes, néhol szinte megfejthetetlen, néhol teljesen modern és ma is a...

  • learn more Álláskeresők könyve

    Hányan keresnek ma állást Magyarországon? Hányan készülnek feladni, és ami rosszabb, hányan adták, adják fel? Hiánypótló könyv magyar szerzőtől az...