150 मिलियन संयोजन खंगाला AI ने: सीसा-मुक्त इलेक्ट्रॉनिक पदार्थों की नई खोज

सोल नेशनल यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं ने आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस (AI) की मदद से लगभग 150 मिलियन संभावित रासायनिक संयोजनों को खंगाला। इसके ज़रिए उन्होंने ऐसे नए सीसा-मुक्त (lead-free) इलेक्ट्रॉनिक पदार्थों की पहचान की जो उच्च तापमान पर भी स्थिर रहते हैं। मैटीरियल्स साइंस एंड इंजीनियरिंग विभाग के प्रोफेसर हो वॉन जांग के नेतृत्व में यह शोध हुआ। स्नातकोत्तर/पीएचडी छात्र क्वानवू सोंग इसके मुख्य लेखक रहे। इसके नतीजे नेचर कम्युनिकेशंस पत्रिका में प्रकाशित हुए हैं।

शोधकर्ता 'डाइइलेक्ट्रिक' (dielectric) नाम के पदार्थों की तलाश में थे। ये ऐसे इंसुलेटिंग पदार्थ हैं जो बिजली को सीधे बहने से रोकते हैं, लेकिन विद्युत आवेश को जमा करते हैं। स्मार्टफोन और इलेक्ट्रिक वाहनों जैसे इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में इस्तेमाल होने वाले मल्टीलेयर सिरेमिक कैपेसिटर (MLCC) के लिए ये ज़रूरी होते हैं। अधिक 'डाइइलेक्ट्रिक कॉन्स्टेंट' वाला पदार्थ समान आकार में ज़्यादा विद्युत ऊर्जा जमा कर सकता है। लेकिन तापमान बढ़ने पर भी यह क्षमता बनी रहनी चाहिए।

इसके लिए टीम ने 'मल्टीमॉडल लिटरेचर माइनिंग' को भौतिकी-आधारित मशीन लर्निंग के साथ जोड़ा। यह प्रकाशित शोधपत्रों के टेक्स्ट, तालिकाओं और ग्राफ से जानकारी निकालने की विधि है। बड़े भाषा मॉडलों (LLM) ने 448 शोधपत्रों से संयोजन और प्रोसेसिंग की स्थितियां निकालीं। ग्राफ को संख्यात्मक डेटा में बदला गया, ताकि तापमान के साथ हर पदार्थ के डाइइलेक्ट्रिक गुण कैसे बदलते हैं, यह पता चल सके। इस तरह कुल 1,202 रिकॉर्ड तैयार हुए। अलग-अलग शोधपत्रों के डेटा की तुलना करने के लिए शोधकर्ताओं ने तात्विक संरचना और सूक्ष्म-संरचना से जुड़े 22 भौतिक विवरण भी जोड़े।

इसके बाद टीम ने 30 अलग-अलग प्रशिक्षित मशीन लर्निंग मॉडलों को मिलाकर डाइइलेक्ट्रिक प्रदर्शन से जुड़े तीन प्रमुख मापदंडों का एक साथ अनुमान लगाया। मॉडल आपस में कितना सहमत हैं, इसके आधार पर ज़्यादा भरोसेमंद संयोजनों को प्राथमिकता दी गई। इस तरह लगभग 150 मिलियन संभावित संयोजनों में से 37 संभावित पदार्थ बचे। इनमें से दो को प्रयोगशाला में बनाकर परखा गया। दोनों में ही उच्च डाइइलेक्ट्रिक कॉन्स्टेंट और उच्च तापमान पर मज़बूत स्थिरता पाई गई।

टिन युक्त इन दोनों नए सीसा-मुक्त 'रिलैक्सर फेरोइलेक्ट्रिक' पदार्थों की तुलना बेरियम टाइटेनेट से की गई। रिलैक्सर फेरोइलेक्ट्रिक ऐसे पदार्थ होते हैं जिनका विद्युत गुण तापमान के साथ धीरे-धीरे बदलता है। बेरियम टाइटेनेट का डाइइलेक्ट्रिक कॉन्स्टेंट 125 डिग्री सेल्सियस पर अचानक बदल जाता है। नए पदार्थों ने व्यापक तापमान दायरे में अपेक्षाकृत स्थिर डाइइलेक्ट्रिक कॉन्स्टेंट बनाए रखा।