يستخدم المهندسون في جامعة كاليفورنيا سان دييغو حاسوبًا عملاقًا لتصميم المواد التي لديها إمكانات لتحسين الخلايا الشمسية ومصابيح LED - لإيجاد 13 من السابق و 23 من الأخير
المواد المرشحة ، وأنواع أشباه الموصلات هاليد الهجين ، ستكون مستقرة وتظهر خصائص الكتروضوئية ممتازة.
لديهم إطار غير عضوي يضم الكاتيونات العضوية ويظهر خواص المواد التي لا توجد في المواد العضوية أو غير العضوية وحدها ، وفقًا لـ UCSD ، مما يشير إلى أن البيروفسكايت الهاليد الهجين - مواد الخلايا الشمسية الواعدة - هي فئة فرعية من هذه المجموعة - ولكن ثبت أن من الصعب تثبيت الأضرار الجوية في الغلاف الجوي ، والكثير منها يحتوي على Pb.
يهدف المشروع إلى إيجاد أشباه الموصلات الشمسية الضوئية الثابتة الخالية من الرصاص.
"نحن نبحث عن هياكل البيروفسكايت لإيجاد مساحة جديدة لتصميم مواد أشباه الموصلات المختلطة للإلكترونيات الضوئية" ، يقول البروفيسور كيسونج يانغ.
بدأ الفريق بالبحث في قواعد بيانات المواد الكمومية لـ AFLOW ومشروع المواد ، وتحليل المركبات المشابهة كيميائيًا لـ Pb halide perovskites - لإيجاد 24 بنية لاستخدامها كقوالب لتوليد مواد عضوية غير عضوية هجينة.
أداء حسابات ميكانيكا الكم على هذه خلقت 4،507 مركبات الهاليد الهجين الافتراضية.
وقالت الجامعة إن التنقيب عن البيانات وفحص البيانات حول هذا المورد الافتراضي هو ما حدد 13 مرشحًا لمواد الخلايا الشمسية و 23 مرشحًا لمصابيح LED.
لقد استغرق الأمر عدة سنوات لتطوير إطار عمل برمجي كامل مزود بخوارزميات توليد البيانات واستخراج البيانات وفحص البيانات لمواد الهاليد الهجين ، كما قالت الجامعة ، لقد بذلت جهودًا كبيرة لجعل إطار البرنامج يعمل مع البرنامج المستخدم للإنتاجية العالية العمليات الحسابية. قال يانغ: "إن دراسة عالية الإنتاجية للمواد الهجينة العضوية غير العضوية ليست تافهة".
سيتم الآن تطبيق نفس النهج على الهياكل البلورية الأخرى ، والبحث عن خلايا شمسية ومواد LED أفضل ، وباستخدام وحدات جديدة لاستخراج البيانات ، مواد وظيفية لعلم الإلكترونيات.
استخدم المشروع جهاز كمبيوتر Comet الخاص بـ UCSD ، وقد تم وصف العمل في " التصميم الحسابي عالي الإنتاجية لأشباه الموصلات الهاليدية العضوية وغير العضوية التي تتجاوز البيروفسكايت للإلكترونيات الضوئية " في مجلة علوم الطاقة والبيئة.
