.Surprising Vortex Uncovered – Supercomputers Reveal Hidden Secrets of Solar Technology
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.Surprising Vortex Uncovered – Supercomputers Reveal Hidden Secrets of Solar Technology
놀라운 소용돌이가 발견되었습니다. 슈퍼컴퓨터가 태양 기술의 숨겨진 비밀을 공개합니다
주제:재료 과학태양광 발전폴라론태양 에너지텍사스 대학교 오스틴 캠퍼스 2024년 7월 4일 텍사스 오스틴 대학교 할라이드 이중 페로브스카이트 Cs2AgBiBr6의 스카이르미온과 유사한 큰 구멍 폴라론. 화살표는 원자 변위를 나타내고, 구멍은 이 와류의 중심에 있습니다. 변위장은 정수 위상 전하와 와도로 정의된 위상적 특성을 가지고 있습니다. 출처: J. Lafuente-Bartolome TACC Frontera와 Lonestar6
시뮬레이션은 폴라론 준입자의 위상적 소용돌이를 발견했습니다. 지난 10년 동안 금속 할로겐화물 페로브스카이트는 반도체로서 급속히 발전하여, 처음 발견된 이래로 빛을 전류로 변환하는 능력 면에서 실리콘을 능가했습니다. TACC의 Frontera와 Lonestar6 슈퍼컴퓨터에서 수행한 시뮬레이션 결과, 폴라론이라 불리는 전자와 원자의 준입자에서 놀라운 소용돌이 구조가 발견되었습니다. 이는 태양광으로부터 전기를 생성하는 데 기여합니다. 이 새로운 발견은 과학자들이 새로운 태양 전지와 LED 조명을 개발하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이러한 유형의 조명은 조명의 미래를 재편할 수 있는 친환경적이고 지속 가능한 기술로 환영받고 있습니다. "우리는 전자가 폴라론이라고 알려진 국소적이고 좁은 파동 패킷을 형성한다는 것을 발견했습니다.
이러한 '전하 덩어리', 즉 준입자 폴라론은 페로브스카이트에 독특한 특성을 부여합니다." UT 오스틴의 자연 과학 대학과 Oden Institute for Computational Engineering and Sciences(Oden Institute)의 핵심 교수이자 물리학 교수이자 WA 'Tex' Moncrief, Jr. 양자 재료 공학 의장인 Feliciano Giustino의 말입니다 . 주스티노는 최근 미국 국립과학원 회보 에 게재된 할로겐화물 페로브스카이트에서 발견된 폴라론에 대한 연구의 공동 저자입니다 . "이 폴라론은 매우 흥미로운 패턴을 보여줍니다. 원자는 전자 주위를 회전하며 이전에는 관찰되지 않았던 소용돌이를 형성합니다."라고 Oden Institute의 양자 재료 공학 센터 소장이기도 한 Giustino가 말했습니다. 폴라론의 소용돌이 구조는 전자가 들뜬 상태를 유지하는 데 도움이 될 수 있으며, 이는 빛의 광자가 원자 수준에서 화합물에 부딪힐 때 발생합니다. "우리는 이 이상한 소용돌이 구조가 전자가 들뜨지 않은 에너지 수준으로 돌아가는 것을 막는다고 생각합니다." 주스티노가 설명했습니다.
"이 소용돌이는 할로겐화물 페로브스카이트 격자 재료의 보호된 위상 구조로, 오랫동안 그 자리에 남아 전자가 에너지를 잃지 않고 흐를 수 있게 합니다." 페로브스카이트의 역사적 맥락과 효율성 페로브스카이트 구조는 구스타프 로즈가 1839년에 칼슘 티타늄 산화물 페로브스카이트 CaTiO3를 발견한 지 1세기 이상 지난 물질 유형입니다. 더 최근인 2012년에 지우스티노는 옥스퍼드 대학교 과학자 헨리 스네이스의 그룹과 함께 작업했는데, 그들은 산소 대신 할로겐이 있는 할라이드 페로브스카이트라는 새로운 유형의 페로브스카이트를 발견했습니다. 할로겐은 금속과 반응할 때 염을 형성하는 원소입니다. Giustino는 "태양 전지의 할로겐화물 페로브스카이트는 뛰어난 에너지 변환 효율을 보이는 것으로 밝혀졌습니다."라고 말했습니다. 비교해보면 실리콘의 최고 효율은 약 25%로, 태양에서 나오는 모든 에너지 중 1/4이 전기로 변환된다는 의미입니다.
실리콘은 25%의 효율에 도달하는 데 약 70년이 걸렸습니다. 반면 할로겐화물 페로브스카이트는 단 10년 만에 25%의 효율에 도달했습니다. 텍사스 오스틴 대학 텍사스 첨단 컴퓨팅 센터의 Frontera(왼쪽)와 Lonestar6(오른쪽) 슈퍼컴퓨터. 출처: TACC
"이것은 혁명적인 소재입니다." 주스티노가 말했다. "이것이 많은 태양광 연구 그룹이 페로브스카이트로 옮겨간 이유를 설명해줍니다. 페로브스카이트는 매우 유망하기 때문입니다. 저희의 기여는 계산적 방법을 사용하여 기본 사항을 살펴보고 개별 원자 수준에서 이러한 화합물의 속성을 파헤쳤습니다." 이 연구를 위해 주스티노는 텍사스 선진 컴퓨팅 센터(TACC)에서 지원한 Lonestar6 및 Frontera 슈퍼컴퓨터와 미국 에너지부(DOE)의 국가 에너지 연구 과학 컴퓨팅 센터(NERSC) 슈퍼컴퓨터를 사용했습니다. "이 연구는 에너지부가 후원하는 프로젝트의 일부로, TACC와 특히 Frontera의 지원을 받아 수년간 진행되어 왔습니다.
이 프로젝트에서 우리는 전자가 기본 원자 격자와 어떻게 상호 작용하는지 연구하는 방법론을 개발했습니다."라고 Giustino는 말했습니다. 예를 들어, 주스티노는 할로겐화물 페로브스카이트의 경우, 그들이 발견한 큰 폴라론에는 약 50만 개의 원자로 구성된 시뮬레이션 셀이 필요했는데, 이는 일반적인 방법으로는 연구할 수 없다고 말했습니다. 협업 및 미래 응용 프로그램 슈퍼컴퓨터에서 이러한 계산을 관리하기 위해 Giustino와 Austin 및 그 외 지역의 그의 협력자들은 전자-포논 상호 작용과 관련된 속성을 계산하는 오픈 소스 Fortran 및 메시지 전달 인터페이스 코드인 EPW를 개발했습니다.
EPW 코드는 전자가 고체 격자의 진동과 상호 작용하는 방식을 연구하는 데 특화되어 있으며, 이로 인해 폴라론이 형성됩니다. 이 코드는 현재 Giustino가 이끄는 국제 협력에 의해 개발되고 있습니다. "TACC와의 협업은 고급 컴퓨팅 리소스를 사용하는 것 이상입니다."라고 주스티노는 말했습니다. "가장 중요한 부분은 사람들과의 상호 작용입니다. 그들은 우리가 코드를 프로파일링하고 성능 저하를 연구하는 데 도움이 되는 프로파일링 도구를 적용하여 병목 현상을 피하는 데 필수적인 역할을 했습니다. EPW 코드에서 진행되는 작업의 대부분은 TACC 전문가와 협업하여 슈퍼컴퓨터에서 최적의 성능을 얻기 위해 코드 확장을 개선하는 데 도움을 줍니다."
Giustino의 폴라론 연구는 National Science Foundation(NSF)에서 자금을 지원하는 TACC의 Characteristic Science Applications(CSA) 프로그램의 일부로 선정되었습니다. 약 12개의 CSA 프로젝트가 TACC에서 개발 중인 Horizon이라는 차기 NSF Leadership-Class Computing Facility의 설계에 영향을 미칠 것입니다. "저희 그룹과 TACC 간의 CSA 작업을 통해 EPW 코드를 최적화하면 새로운 중요한 재료를 이해하고 발견하는 데 있어 조사할 수 있는 것의 경계를 넓힐 수 있습니다. 이론, 알고리즘, 고성능 컴퓨팅을 결합한 것이며 TACC의 동료들과 많은 의견을 주고받아 슈퍼컴퓨터를 가능한 가장 실행 가능한 방식으로 사용할 수 있도록 합니다."라고 Giustino는 말했습니다. 또 다른 가능한 응용 분야는 강유전체 메모리 장치, 즉 더 컴팩트할 수 있는 컴퓨터 메모리의 개발입니다. 여기에서 정보는 인가된 전기장 하에서 결정 내 원자의 진동에 의해 인코딩됩니다. "고성능 컴퓨팅과 미래 컴퓨팅에 대한 투자는 과학에 필수적입니다." 주스티노는 결론지었습니다. "TACC와 같은 시설을 유지하고 확장하는 것과 같은 대규모 투자가 필요합니다."
참고문헌: Jon Lafuente-Bartolome, Chao Lian 및 Feliciano Giustino의 "할라이드 페로브스카이트의 위상적 폴라론", 2024년 5월 17일, 미국 국립과학원 회보 . DOI: 10.1073/pnas.2318151121 이 연구는 미국 에너지부 과학국 기초 에너지 과학에서 자금 지원을 받은 계산 재료 과학 프로그램의 지원을 받았으며, 수여 번호는 DE-SC0020129입니다. TACC 외에도 이 작업에는 미국 에너지부 과학국에서 지원한 에너지부 과학국 사용자 시설인 National Energy Research Scientific Computing Center의 리소스가 사용되었으며, 계약 번호는 DE-AC02-05CH11231입니다.
mssoms 메모 2407050518
소용돌이에는 중앙에 구멍이 늘 있는 모양이다. qms.moreqms.qvix.tsp는 굉장한 암흑에너지 소용돌이이다. 허허.
소스1.
놀라운 소용돌이가 발견되었습니다. 할라이드 이중 페로브스카이트 Cs2AgBiBr6의 스카이르미온과 유사한 큰 구멍 폴라론. 화살표는 원자 변위를 나타내고, 구멍은 이 와류의 중심에 있습니다. 변위장은 정수 위상 전하와 와도로 정의된 위상적 특성을 가지고 있습니다.
TACC Frontera와 Lonestar6 슈퍼컴퓨터의 시뮬레이션은 폴라론 준입자의 위상적 소용돌이를 발견했습니다.
"이 폴라론은 매우 흥미로운 패턴을 보여줍니다. 원자는 전자 주위를 회전하며 이전에는 관찰되지 않았던 소용돌이를 형성합니다."라고 Oden Institute의 양자 재료 공학 센터 소장이기도 한 Giustino가 말했습니다.
폴라론의 소용돌이 구조는 전자가 들뜬 상태를 유지하는 데 도움이 될 수 있으며, 이는 빛의 광자가 원자 수준에서 화합물에 부딪힐 때 발생합니다.
"우리는 이 이상한 소용돌이 구조가 전자가 들뜨지 않은 에너지 수준으로 돌아가는 것을 막는다고 생각합니다." 주스티노가 설명했습니다. "이 소용돌이는 할로겐화물 페로브스카이트 격자 재료의 보호된 위상 구조로, 오랫동안 그 자리에 남아 전자가 에너지를 잃지 않고 흐를 수 있게 합니다."
1.
소용돌이는 암흑에너지를 들뜨지 않게 만들듯 하다. 차분히 qmsmoreqms.qvic.tsp를 만들어낼듯 하다. 여기서 tsp는 구멍에서 나온 액시온 중성미자 소립자일 수도 있음이여. 허허.
폴라론 소용돌이로 태양전지나 만든다면 액시온.tsp 1차전지로 우주의 펄사에너지 1그램 전지로 100억년 쓸 수도 있음이여. 어허.
소용돌이 구조가 전자나 암흑에너지가 들뜨지 않은 에너지 수준으로 돌아가는 것을 막는다. msbase가 차분하게 msoss로 확산되는 상태에 진입한다. 소용돌이 구멍은 카메라 렌즈의 조리개처럼 압력과 tsp생성물질 은하핵과의 거리에 따라 조정된다. 어허.
mssoms note 2407050518
There always seems to be a hole in the center of the whirlpool. qms.moreqms.qvix.tsp is an incredible dark energy vortex. haha.
Source 1.
Amazing vortex discovered. Skyrmion-like large hole polaron in halide double perovskite Cs2AgBiBr6. The arrows represent atomic displacements, and the hole is at the center of this vortex. Displacement fields have topological properties defined by integer topological charge and vorticity.
Simulations on the TACC Frontera and Lonestar6 supercomputers have discovered a topological vortex of polaron quasiparticles.
“These polarons show very interesting patterns: atoms rotate around electrons, forming vortices that have not been observed before,” said Giustino, who is also director of the Oden Institute’s Center for Quantum Materials Engineering.
A polaron's vortex structure can help keep its electrons excited, which happens when photons of light hit the compound at the atomic level.
“We think this strange vortex structure prevents the electrons from returning to their unexcited energy level.” Giustino explained. “These vortices are a protected topological structure of the halide perovskite lattice material that remains in place for a long time, allowing electrons to flow without losing energy.”
One.
The vortex seems to make dark energy restless. It looks like it will calmly create qmsmoreqms.qvic.tsp. Here, tsp may be an axion neutrino elementary particle coming from the hole. haha.
If a solar cell is made with a polaron vortex, an Axion.tsp primary battery can be used for 10 billion years with a 1 gram battery containing the pulsar energy of the universe. Uh huh.
The vortex structure prevents electrons or dark energy from returning to unexcited energy levels. msbase enters a state where it calmly spreads to msoss. The vortex hole, like the aperture of a camera lens, is adjusted according to pressure and distance from the tsp producing material galactic nucleus. Uh huh.
Example 1.
vix.a'6//vixx.a(b1,g3,k3,o5,n6)
b0acfd|0000e0
000ac0|f00bde
0c0fab|000e0d
e00d0c|0b0fa0
f000e0|b0dac0
d0f000|cae0b0
0b000f|0ead0c
0deb00|ac000f
ced0ba|00f000
a0b00e|0dc0f0
0ace00|df000b
0f00d0|e0bc0a
sample qoms (standard)
0000000011=2,0
0000001100
0000001100
0000010010
0001100000
0101000000
0010010000
0100100000
2000000000
0010000001
sample pms (standard)
q0000000000
00q00000000
0000q000000
000000q0000
00000000q00
0000000000q
0q000000000
000q0000000
00000q00000
0000000q000
000000000q0
Sample msoss
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzz
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca
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