La IA revela un "mapa invisible de reacciones químicas
Hacia la próxima generación de materiales semiconductores
El equipo del profesor Joongoo Kang, del Departamento de Física y Química del DGIST (Presidente Kunwoo Lee), y el del profesor Sohee Jeong, del Departamento de Ciencias de la Energía de la Universidad de Sungkyunkwan, desarrollaron una tecnología que visualiza las vías de reacción sintética de nanocristales semiconductores (puntos cuánticos coloidales) mediante inteligencia artificial (IA). Este innovador logro permite a la IA analizar flujos de reacciones químicas complejas, difíciles de entender sólo con experimentos, y mostrarlos intuitivamente como un "mapa del metro". Se espera que acelere considerablemente el desarrollo de la próxima generación de materiales para pantallas y sensores.
Los nanocristales semiconductores (puntos cuánticos coloidales) son partículas semiconductoras de tamaño nanométrico y nanomateriales de nueva generación cuyo color e intensidad de absorción y emisión pueden controlarse con precisión mediante el tamaño. Son un material clave para las pantallas de alta reproducibilidad cromática, y atraen la atención de empresas mundiales como Samsung Display como innovadores materiales luminiscentes de puntos cuánticos. Su importancia también está aumentando en el campo de las cámaras y sensores infrarrojos.
Sin embargo, investigar y desvelar los pasos que intervienen en la formación de cada nanocristal es todo un reto. Anteriormente, los investigadores tenían que estimar las vías de reacción utilizando un método similar a la "inferencia" basado en datos experimentales limitados, lo que limitaba su capacidad para interpretar los resultados con precisión debido a la insuficiencia de datos y al complejo comportamiento de las reacciones.
Para resolver este problema, el equipo de investigación combinó la IA basada en 'Transformer', reconocida como la última tecnología de procesamiento del lenguaje natural, con el 'análisis topológico de datos'. Con este enfoque, la IA completa automáticamente los datos incompletos para reconstruir con precisión todo el flujo de reacción e identificar las conexiones estructurales entre diferentes conjuntos de datos. De este modo, el equipo de investigación logró visualizar el complejo proceso de reacción como un único "mapa".
El equipo utilizó esta tecnología para sintetizar nanocristales de InAs (arseniuro de indio), un material semiconductor infrarrojo de nueva generación, y confirmó que la vía de crecimiento, que antes se creía única, en realidad se ramifica en múltiples vías. También descubrieron que los materiales añadidos durante la síntesis actúan como "semáforos" y son cruciales para determinar el flujo de la reacción.
El profesor Joongoo Kang declaró: "Este estudio es un logro significativo que demuestra que la IA puede actuar como una 'navegación invisible' para descubrir vías ocultas en reacciones químicas difíciles de observar para los humanos". La profesora Sohee Jeong expresó sus expectativas: "Esta tecnología mejorará notablemente la eficacia de la investigación en varios campos nuevos del desarrollo de materiales."
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