Att designa avancerade material är en komplex process, med många potentiella kombinationer för att exakt placera atomer i en struktur. Men nu, forskare har utvecklat ett nytt verktyg som hjälper till att bestämma de perfekta placeringarna - tack vare en algoritm som identifierar de bästa drag för att vinna dataspel, enligt en studie som nyligen publicerats i tidskriften Vetenskap och teknik för avancerade material .

Forskare som designar avancerade material, som har applikationer i kiselmikrochips eller optiska fibrer, till exempel, kämpar ofta för att bestämma hur man placerar atomer i en kristallstruktur för att uppnå en målinriktad funktion. För att förbättra denna process, forskare i Japan utvecklade en ny metod som heter Materials Design med hjälp av Tree Search (MDTS). Den identifierar de bästa atompositionerna med hjälp av en algoritm som kallas Monte Carlo -trädsökning, som framgångsrikt har använts av datorspel för att bestämma drag som ger bästa möjliga resultat.

Teamet använde sin metod för att identifiera det bästa sättet att designa strukturer av kisel-germaniumlegeringar, som har antingen en minimal eller maximal förmåga att leda värme. Material med minimal termisk konduktans kan återvinna spillvärme från industriprocesser för användning som energikälla. Material med maximal värmeledningsförmåga kan dra värme bort från datorbehandlingsenheter.

Legeringen har ett visst antal atomrum som kan fyllas med kisel eller germanium. MDTS -algoritmen går igenom en iterativ inlärningsprocess som beräknar vilken av alla möjliga positioner som är bäst för att placera kisel eller germanium för att uppnå önskad grad av termisk konduktans.

Teamet jämförde sin metod med en annan vanligt förekommande algoritm för detta ändamål och fann att MDTS var jämförbar eller bättre när det gäller total beräkningstid. Deras metod har också en "väsentlig" förmåga att lära av data.

"MDTS är ett praktiskt verktyg som materialforskare enkelt kan använda i sina egna problem och har potential att bli ett standardval, "konstaterar forskarna.