ファンデルワールス磁性体のねじれを研究する人工知能(Artificial Intelligence for Studying Twisted Van Der Waals Magnets)

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2024-07-01 韓国基礎科学研究院(IBS)

韓国の基礎科学研究所(IBS)の研究者は、捩れたファンデルワールス磁石の解析にAI技術を導入しました。理論物理学センターのキム・キョンミン博士の指導のもと、これらの技術は従来の資源集約型シミュレーションを不要にし、効率的で信頼性の高い解析を可能にしました。チームは、回帰モデルと生成モデルの2つの深層ニューラルネットワークを開発し、これらのネットワークは捩れたCrI3の磁気ドメイン画像から磁気パラメータを予測し、また逆に磁気パラメータから精密な磁気ドメイン画像を生成できます。訓練後、これらのネットワークは迅速かつ高精度に予測を行い、ノイズの多いデータにも対応可能です。これにより、理論的および実験的研究において有用な手法となることが確認されました。

<関連情報>

ねじれファンデルワールス磁石におけるハミルトニアンパラメータ推定と磁区画像生成のためのディープラーニング手法 Deep learning methods for Hamiltonian parameter estimation and magnetic domain image generation in twisted van der Waals magnets

Woo Seok Lee, Taegeun Song and Kyoung-Min Kim
Machine Learning: Science and Technology  Published: 20 June 2024
DOI:10.1088/2632-2153/ad56fa

Figure 2.

 

Abstract

The application of twist engineering in van der Waals magnets has opened new frontiers in the field of two-dimensional magnetism, yielding distinctive magnetic domain structures. Despite the introduction of numerous theoretical methods, limitations persist in terms of accuracy or efficiency due to the complex nature of the magnetic Hamiltonians pertinent to these systems. In this study, we introduce a deep-learning approach to tackle these challenges. Utilizing customized, fully connected networks, we develop two deep-neural-network kernels that facilitate efficient and reliable analysis of twisted van der Waals magnets. Our regression model is adept at estimating the magnetic Hamiltonian parameters of twisted bilayer CrI3 from its magnetic domain images generated through atomistic spin simulations. The ‘generative model’ excels in producing precise magnetic domain images from the provided magnetic parameters. The trained networks for these models undergo thorough validation, including statistical error analysis and assessment of robustness against noisy injections. These advancements not only extend the applicability of deep-learning methods to twisted van der Waals magnets but also streamline future investigations into these captivating yet poorly understood systems.

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