الذكاء الاصطناعي يكتشف عوازل خالية من الرصاص مستقرة حرارياً

اكتشف باحثون من كلية الهندسة بجامعة سيول الوطنية، بقيادة الأستاذ هو وون جانغ، مادة عازلة جديدة خالية من الرصاص تحافظ على استقرار أدائها عند درجات الحرارة المرتفعة، باستخدام نموذج ذكاء اصطناعي يدمج بين التنقيب متعدد الوسائط في الأدبيات العلمية والتعلم الآلي المستنير فيزيائياً. ونشرت الدراسة في مجلة نيتشر كومونيكيشنز، لتُبرز تحولاً منهجياً في اكتشاف المواد من الاعتماد على التخمين والتجربة والخطأ إلى النهج القائم على البيانات. اعتمد الفريق على جمع بيانات مبعثرة عبر النصوص والجداول والرسوم البيانية لأربعة وأربعين وثمانين ورقة بحثية، ليشكل قاعدة بيانات موحدة تضم ألفاً ومئتي وتسعين سجلاً خاصاً بخصائص العوازل. وتم دمج واحد وعشرين واصفاً فيزيائياً وكيميائياً لضمان واقعية المرشحين. ثم استعرض النموذج مساحة تركيبية افتراضية تضم نحو مئة وخمسين مليون احتمال، ورتبها عبر شبكة من ثلاثين نموذجاً تعلمياً للتنبؤ بثلاثة مؤشرات رئيسية، مما قلص العدد إلى سبعة وثلاثين مرشحاً فقط، تم اختيار مكونين منها للاختبار التجريبي. أظهرت النتائج أن إضافة نسبة واحد في المئة واثنين في المئة من القصدير إلى التركيب الأساسي، أنتجت مادتين حملتا تسميات SNBTS1 وSNBTS2، حققنا ثابت عازلية مرتفعاً وصل إلى 3422 و3307 على التوالي، مع استقرار حراري استثنائي عبر نطاق واسع. وتتجاوز أداء مادة تيتانات الباريوم الشائعة، لتلبي معايير الاستقرار الحراري الدولية X5R وX6R وX7R المستخدمة في المكثفات السيراميك متعددة الطبقات. وكشف التحليل المجهرى والتطبيقي أن إدخال القصدير وسّع الإطار البلوري وزاد التنوع الكهربائي على المستوى الذري، مما عزز الاستقرار الحراري دون إضعاف السعة التخزينية. يمثل هذا البحث خطوة نوعية في دمج المعرفة العلمية المبعثرة مع القواعد الفيزيائية لتسريع اكتشاف المواد الوظيفية. ويسلط الضوء على إمكانية تعميم هذه المنهجية في تطوير أكاسيد وظيفية وأفلام رقيقة أخرى تعاني من تشتت البيانات. ومن المتوقع أن تجد المواد المكتشفة تطبيقات عملية في أنظمة السيارات الكهربائية، والإلكترونيات عالية الأداء، ومعدات الفضاء، مما يضمن موثوقية أعلى للمكونات الإلكترونية تحت الظروف القاسية.