Ingenieurs aan de Universiteit van Californië in San Diego gebruiken een supercomputer om materialen te ontwerpen met vooruitzichten voor het verbeteren van zonnecellen en LED's - het vinden van 13 van de eerste en 23 van de laatste
De kandidaat-materialen, soorten hybrid halide halfgeleider, zouden stabiel zijn en uitstekende opto-elektronische eigenschappen hebben.
Ze hebben een anorganisch raamwerk met organische kationen en vertonen materiaaleigenschappen die niet alleen in organische of anorganische materialen worden gevonden, volgens UCSD, die erop wijst dat hybride halogenide perovskieten - de veelbelovende zonnecelmaterialen, een subklasse van deze groep zijn - maar het blijkt moeilijk om agannistische atmosferische schade te stabiliseren, en veel bevatten Pb.
Het doel van het project is om stabiele Pb-vrije opto-halfgeleiders voor zonne-energie te vinden.
"We kijken voorbij perovskietstructuren om een nieuwe ruimte te vinden voor het ontwerpen van hybride halfgeleidermaterialen voor opto-elektronica", aldus professor Kesong Yang.
Het team begon met het doorzoeken van de quantummaterialen-databases van AFLOW en The Materials Project, waarbij chemische verbindingen werden geanalyseerd die vergelijkbaar waren met Pb halide perovskites - het vinden van 24 structuren om te gebruiken als sjablonen voor het genereren van hybride organisch-anorganische materialen.
Kwantummechanische berekeningen uitvoeren op deze gecreëerde 4.507 hypothetische hybride halide-verbindingen.
Datamining en datascreening op deze hypothetische bron, zei de universiteit, was wat 13 kandidaten voor zonnecelmaterialen en 23 kandidaten voor LED's identificeerde.
Het duurde enkele jaren om een compleet softwarekader te ontwikkelen dat was uitgerust met gegevensgeneratie, datamining en algoritmen voor het screenen van gegevens voor hybride halide-materialen, en zei dat de universiteit heel wat moeite heeft gedaan om het softwareframework te laten werken met de software die wordt gebruikt voor een hoge verwerkingscapaciteit berekeningen. "Een high-throughput studie van organisch-anorganische hybride materialen is niet triviaal," zei Yang.
Dezelfde aanpak zal nu worden toegepast op andere kristalstructuren, op zoek naar betere materialen voor zonnecellen en LED's en, met behulp van nieuwe datamining-modules, functionele materialen voor spintronica.
Het project gebruikte de Comet-computer van UCSD en het werk wordt beschreven in ' High-throughput computationeel ontwerp van organisch-anorganische hybride halidehalfgeleiders buiten de perovskieten voor opto-elektronica ' in het tijdschrift Energy & Environmental Science.
