Bir çox insan fəaliyyəti çirkləndiriciləri havaya, suya və torpağa buraxır. Bu zərərli kimyəvi maddələr həm insanların sağlamlığını, həm də ekosistemi təhdid edir. Ümumdünya Səhiyyə Təşkilatının məlumatına görə, havanın çirklənməsi hər il təxminən 4,2 milyon insanın ölümünə səbəb olur .

Alimlər həll yollarını axtarırlar və potensial yollardan biri fotokatalizatorlar adlanan materiallar sinfidir . İşıqla işə salındıqda, bu materiallar kimyəvi reaksiyalara məruz qalır ki, ilkin tədqiqatlar ümumi zəhərli çirkləndiriciləri parçalaya biləcəyini göstərdi .

Mən Tennessi Universitetində materialşünaslıq və mühəndislik tədqiqatçısıyam . Robotların və süni intellektin köməyi ilə mən və həmkarlarım havanın çirklənməsini azaltmaq məqsədi ilə yeni fotokatalizatorlar hazırlayır və sınaqdan keçiririk.

Çirkləndiricilərin parçalanması

Fotokatalizatorlar işığın mövcudluğunda yüklü daşıyıcılar yaradaraq işləyirlər. Bu yüklü daşıyıcılar ətrafda hərəkət edə bilən və kimyəvi reaksiyalara səbəb olan kiçik hissəciklərdir. Ətrafdakı su və oksigenlə təmasda olduqda, reaktiv oksigen növləri adlanan maddələr əmələ gətirirlər . Bu yüksək aktiv reaktiv oksigen növləri çirkləndiricilərin hissələrinə bağlana və sonra ya çirkləndiriciləri parçalaya, ya da onları zərərsiz, hətta faydalı məhsullara çevirə bilər.

Lakin fotokatalitik prosesdə istifadə olunan bəzi materialların məhdudiyyətləri var. Məsələn, işığın kifayət qədər enerjisi olmadıqca onlar reaksiyaya başlaya bilməzlər – daha az enerjili işıq və ya görünən işıq olan infraqırmızı şüalar reaksiyaya səbəb olmayacaq.

Başqa bir problem, reaksiyada iştirak edən yüklü hissəciklərin çox tez birləşə bilməsidir, yəni işi bitirməzdən əvvəl yenidən birləşirlər. Bu hallarda çirkləndiricilər ya tamamilə parçalanmır, ya da prosesin həyata keçirilməsi çox vaxt aparır.

Bundan əlavə, bu fotokatalizatorların səthi bəzən fotokatalitik reaksiya zamanı və ya sonra dəyişə bilər ki, bu da onların necə işləməsinə və nə qədər səmərəli olmasına təsir göstərir.

Bu məhdudiyyətləri aradan qaldırmaq üçün komandamdakı alimlər çirkləndiriciləri parçalamaq üçün səmərəli işləyən yeni fotokatalitik materiallar hazırlamağa çalışırlar. Biz həmçinin bu materialların zəhərli olmadığına əmin olmağa diqqət yetiririk ki, çirkləndirici təmizləyici materiallarımız daha çox çirklənməyə səbəb olmasın.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=1857921027&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1726652413&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2024-09-tiny-robots-ai-algorithms-craft.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTUuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTI4LjAuNjYxMy4xMzgiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siQ2hyb21pdW0iLCIxMjguMC42NjEzLjEzOCJdLFsiTm90O0E9QnJhbmQiLCIyNC4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEyOC4wLjY2MTMuMTM4Il1dLDBd&dt=1726652184293&bpp=1&bdt=134&idt=223&shv=r20240912&mjsv=m202409120101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Ddd084782a3980897%3AT%3D1725971170%3ART%3D1726652056%3AS%3DALNI_Ma1uv12HX_ctV-7loP2Dla_dLGslw&eo_id_str=ID%3D6cdee71e935b6dcb%3AT%3D1725971170%3ART%3D1726652056%3AS%3DAA-AfjZEH1DAbfRV50frmhACTroQ&prev_fmts=0x0%2C1903x911&nras=2&correlator=5715208202805&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=447&ady=2362&biw=1903&bih=911&scr_x=0&scr_y=0&eid=44759876%2C44759927%2C44759837%2C31087065%2C44798934%2C95335246%2C95342338&oid=2&pvsid=112938795841078&tmod=1616694842&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fsort%2Fdate%2Fall%2Fpage3.html&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C911&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=0&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=M

Kiçik kiçik kristallar

Komandamdakı elm adamları hansı fotokatalitik materialların çirkləndiriciləri tez bir zamanda parçalamaq üçün ən yaxşı namizəd ola biləcəyini müəyyən etmək üçün avtomatlaşdırılmış təcrübə və süni intellektdən istifadə edirlər. Biz kiçik kristallar olan hibrid perovskitlər adlanan materialları hazırlayır və sınaqdan keçiririk – onlar saç telinin təxminən 10-cu qalınlığındadırlar.

Bu nanokristallar üzvi (karbon əsaslı) və qeyri-üzvi (karbon əsaslı olmayan) komponentlərin qarışığından hazırlanır.

Onların atom səviyyəsində quruluşundan irəli gələn əla işıq udma xüsusiyyətləri kimi bir neçə unikal keyfiyyət var. Onlar kiçik, lakin güclüdürlər. Optik olaraq, onlar da heyrətamizdirlər – çoxlu sayda kiçik yük daşıyıcıları yaratmaq və fotokatalitik reaksiyaları işə salmaq üçün işıqla maraqlı üsullarla qarşılıqlı əlaqə qururlar.

Bu materiallar elektrik yüklərini səmərəli şəkildə nəql edir ki, bu da onlara işıq enerjisini nəql etməyə və kimyəvi reaksiyaları idarə etməyə imkan verir . Onlar həmçinin günəş panellərini daha səmərəli etmək və televizor ekranlarında gördüyünüz canlı ekranları yaradan LED işıqlarda istifadə olunur.

Hibrid nanokristalların minlərlə potensial növü var. Beləliklə, mənim komandam, zəhərli çirkləndiriciləri təmizləmək üçün ən yaxşı namizədlərin hansının olduğunu görmək üçün mümkün qədər tez bir zamanda necə hazırlayacağımızı və sınaqdan keçirəcəyimizi anlamaq istədi.

Robotların gətirilməsi

Nümunələri əl ilə hazırlamaq və sınaqdan keçirmək əvəzinə – həftələr və ya aylar çəkir – biz bir saat ərzində ən azı 100 müxtəlif material istehsal edib sınaqdan keçirə bilən ağıllı robotlardan istifadə edirik. Bu kiçik maye idarə edən robotlar kiçik miqdarda mayeni dəqiq şəkildə hərəkət etdirə, qarışdıra və bir yerdən digər yerə köçürə bilər. Onlar sürətləndirmə və dəqiqliklərinə rəhbərlik edən kompüter tərəfindən idarə olunurlar.

Bu prosesi idarə etmək üçün biz də maşın öyrənməsindən istifadə edirik . Maşın öyrənmə alqoritmləri test məlumatlarını tez təhlil edə və sonra robotlar tərəfindən həyata keçirilən növbəti təcrübələr toplusu üçün həmin məlumatlardan öyrənə bilər. Bu maşın öyrənmə alqoritmləri toplanmış məlumatlardakı nümunələri və anlayışları tez bir zamanda müəyyən edə bilər ki, bu da adətən insan gözünün tutması üçün daha çox vaxt aparacaq.

Bizim yanaşmamız mürəkkəb fotokatalitik sistemləri sadələşdirmək və daha yaxşı başa düşmək, yeni strategiyalar və materiallar yaratmağa kömək etmək məqsədi daşıyır. Maşın öyrənməsi ilə idarə olunan avtomatlaşdırılmış eksperimentdən istifadə etməklə , biz ənənəvi üsullarla çətin olan problemləri aradan qaldıraraq, indi bu sistemlərin təhlilini və şərhini asanlaşdıra bilərik.

The Conversation tərəfindən təmin edilmişdir