機械学習で赤外線機能材料を高性能化(Researchers Develop High-performance Infrared Functional Materials Using Machine Learning Technology)

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2025-04-29 中国科学院(CAS)

中国科学院新疆理化技术研究所の研究チームは、機械学習(ML)を活用して高性能な赤外線機能性材料(IRFM)の開発に成功しました。従来の試行錯誤的な手法に代わり、解釈可能なML技術を用いてカルコゲン化物系の重要なドメイン知識を抽出し、新材料の合成を効率的に導きました。その結果、RbまたはCsとCl、Br、Iを含む新しいセレノボレートハライド化合物ABa₃(BSe₃)₂Xを発見しました。これらの化合物は、広いバンドギャップ、強い二次高調波発生、適度な複屈折、高いレーザー損傷閾値など、優れた光学特性を示し、赤外線光電子デバイスへの応用が期待されます。特に[BSe₃]ユニットが光学特性に大きく寄与しており、今後の高性能IRFM探索における重要な構成要素となる可能性があります。この研究は、AI主導の機能性結晶材料設計への道を開くものと評価されています。

<関連情報>

ABa3(BSe3)2X(A=Rb,Cs;X=Cl,Br,I)の相乗的機械学習による発見: 特性バランスの取れた赤外機能性材料として有望なファミリー Synergistic Machine Learning Guided Discovery of ABa3(BSe3)2X (A = Rb, Cs; X = Cl, Br, I): A Promising Family as Property-Balanced IR Functional Materials

Yihan Yun, Mengfan Wu, Zhihua Yang, Guangmao Li, Shilie Pan
Advanced Science  Published: 26 April 2025
DOI:https://doi.org/10.1002/advs.202417851

機械学習で赤外線機能材料を高性能化(Researchers Develop High-performance Infrared Functional Materials Using Machine Learning Technology)

Abstract

Discovering novel infrared functional materials (IRFMs) hold tremendous significance for laser industry. Incorporating artificial intelligence into material discovery has been recognized as a pivotal trend driving advancements in materials science. In this work, an IRFM predictor based on machine learning (ML) is developed for the pre-selection of the most promising candidates, in which interpretable analyses reveal the prior domain knowledge of IRFMs. Under the guidance of this IRFM predictor, a series of selenoborates, ABa3(BSe3)2X (A = Rb, Cs; X = Cl, Br, I) are successfully predicted and synthesized. Comprehensive characterizations together with first-principles analyses reveal that these materials exhibit preferred properties of wide bandgaps (2.92 – 3.04 eV), moderate birefringence (0.145 – 0.170 at 1064 nm), high laser-induced damage thresholds (LIDTs) (4 – 6 Ý AGS) and large second harmonic generation (SHG) responses (0.9 – 1 × AGS). Structure-property relationship analyses indicate that the [BSe3] unit can be regarded as a potential gene for exploring novel IRFMs. This work may open an avenue for exploring high-performance materials.

0501セラミックス及び無機化学製品
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