日本名古屋大学的研究人员利用人工智能发现了一种新方法，可以理解多晶材料中被称为位错的小缺陷。多晶材料广泛用于信息设备、太阳能电池和电子设备，这种材料会降低此类设备的效率。研究结果发表在《先进材料》杂志上。

　　几乎我们在现代生活中使用的每一个设备都有一个多晶组件。从你的智能手机到你的电脑再到你汽车里的金属和陶瓷。尽管如此，多晶材料由于其复杂的结构而难以利用。随着它们的组成，多晶材料的性能受到其复杂的微观结构，位错和杂质的影响。

　　在工业上使用多晶的一个主要问题是由于应力和温度变化引起的微小晶体缺陷的形成。这些被称为位错，可以破坏晶格中原子的规则排列，影响电导率和整体性能。为了减少使用多晶材料的器件失效的机会，了解这些位错的形成是很重要的。

　　名古屋大学的一组研究人员，由Noritaka Usami教授领导，包括讲师Tatsuya Yokoi和副教授Hiroaki Kudo及其合作者，使用一种新的人工智能来分析广泛用于太阳能电池板的材料的图像数据，这种材料被称为多晶硅。人工智能在虚拟空间中创建了一个3D模型，帮助团队识别错位簇影响材料性能的区域。

　　在确定了位错簇的区域后，研究人员使用电子显微镜和理论计算来了解这些区域是如何形成的。他们揭示了晶体晶格中的应力分布，并在晶粒之间的边界处发现了阶梯状结构。这些结构似乎在晶体生长过程中引起位错。Usami说:“我们在晶体中发现了一种特殊的纳米结构，它与多晶结构中的位错有关。”

　　除了它的实际意义，这项研究可能对晶体生长和变形的科学也有重要的意义。Haasen-Alexander-Sumino (HAS)模型是一个有影响力的理论框架，用于理解材料中的位错行为。但是Usami相信他们已经发现了Haasen-Alexander-Sumino模型遗漏的错位。

　　另一个惊喜是不久之后，当团队计算这些结构中的原子排列时，他们意外地发现，沿着楼梯状结构的边缘有很大的拉伸键应变，从而引发了位错的产生。

　　正如Usami解释的那样，“作为多年来一直在研究这个问题的专家，我们很惊讶也很兴奋，终于看到了这些结构中存在错位的证据。这表明我们可以通过控制边界扩展的方向来控制位错簇的形成。

　　Usami继续说道:“通过结合实验、理论和人工智能的多晶材料信息学提取和分析纳米级区域，我们首次对复杂多晶材料中的现象进行了澄清。”“这项研究为建立高性能材料的通用指导方针指明了道路，并有望为创新多晶材料的创造做出贡献。这项研究的潜在影响不仅限于太阳能电池，还包括从陶瓷到半导体的所有领域。多晶材料在社会上得到了广泛的应用，这些材料性能的提高有可能给社会带来革命性的变化。”