Коллектив, возглавляемый инженерами Калифорнийского университета в Сан-Диего (UC San Diego), задействовал техники машинного обучения и добычи данных для поиска дешёвого и простого в изготовлении материала для высококачественных белых светодиодов (LED). Об успешном завершении исследования они сообщили во вчерашнем номере журнала Joule.

Благодаря использованию эффективных вычислительных алгоритмов, виртуальной системы XSEDE (Extreme Science and Engineering Discovery Environment) и вычислительных ресурсов Суперкомпьютерного центра Сан-Диего, идентифицировать новое перспективное вещество удалось всего за три месяца. Обычно, при работе методом проб и ошибок такой поиск растягивается на многие годы.

Участники проекта начали с составления списка элементов, наиболее часто встречающихся в материалах для светодиодов. Сразу же выяснился интересный факт: четыре самых распространённых компонента фосфоресцирующих соединений — стронций, литий алюминий и кислород — ни в одном из известных материалов не использовались все вместе.

При помощи алгоритмов добычи данных были скомпонованы 918 вариантов соединений этих элементов, получивших общее наименование SLAO (Strontium, Lithium, Aluminium, Oxygen). Далее, вычислениями от первого принципа (ab inicio) было спрогнозировано поведение этих гипотетических материалов в светодиодах. В результате выбор был сделан в пользу одной кандидатуры, для которой моделирование показало высокую стабильность, способность поглощать свет в ближнем ультрафиолете и синем участке спектра, а также отличные характеристики фотолюминесценции (испускание фотонов под действием более высокоэнергетичного светового излучения).

Участники исследования из Национального университета Чоннам (Южная Корея) синтезировали новый материал в лаборатории и сконструировали белый светодиод на его основе. В испытаниях данный прототип продемонстрировал лучшее качество света, чем многие светодиодные источники, представленные сегодня на рынке. Точность цветопередачи по 100-балльной шкале Color Rendering Index (CRI) у него превышает 90 баллов, тогда как для типичных коммерческих светодиодов она составляет порядка 80.

Авторам теперь работают над улучшением квантовой эффективности SLAO, пока она составляет около 32%.