Courtesy of InterestingEngineering

AI Membantu Memecahkan Struktur Atom Nanokristal yang Sulit Diungkap

Mengatasi keterbatasan kristalografi tradisional dengan menggunakan algoritma pembelajaran mesin untuk merekonstruksi struktur atom dari pola difraksi yang terdegradasi.

28 Apr 2025, 16.05 WIB

76 dibaca

Ikhtisar 15 Detik

Algoritma baru dapat merekonstruksi struktur atom dari nanokristal yang sebelumnya tidak dapat dipecahkan.
Penelitian ini menunjukkan potensi besar pembelajaran mesin dalam mengatasi tantangan ilmiah yang telah ada selama satu abad.
Inovasi ini dapat mempercepat kemajuan di berbagai bidang, termasuk sains material dan pengembangan teknologi baru.

New York, Amerika Serikat - Selama lebih dari satu abad, kristalografi telah menjadi metode utama untuk mengungkap struktur atom material, tetapi metode ini memiliki kelemahan karena bekerja paling baik pada kristal besar dan murni. Ketika hanya tersedia nanokristal kecil dan tidak sempurna, metode ini tidak dapat memberikan hasil yang memadai. Para peneliti di Columbia Engineering menggunakan pembelajaran mesin untuk mengatasi masalah ini.

Mereka mengembangkan algoritma baru yang memungkinkan rekonstruksi struktur atom dari pola difraksi yang terdegradasi dari fragmen nanokristal. Algoritma ini dilatih menggunakan model generatif difusi pada dataset 40.000 struktur atom yang diketahui. Proses Rietveld refinement digunakan untuk menyelaraskan konstruksi lebih tepat dengan data difraksi.

Keberhasilan ini membuka potensi inovasi di berbagai bidang yang bergantung pada analisis struktural, seperti pengembangan obat, teknologi baterai, dan arkeologi. Studi ini dipublikasikan di Nature Materials dan menunjukkan kekuatan AI untuk mempercepat inovasi ilmiah.

--------------------

Analisis Kami: Pendekatan ini menunjukkan revolusi besar dalam metode analisis material dengan memanfaatkan AI yang belajar dari database besar, mengatasi kekurangan data langsung. Ini menandai perpindahan paradigma dari ketergantungan pada data sempurna menuju kemampuan menyusun informasi meskipun data inputnya rusak atau tidak lengkap.

--------------------

Analisis Ahli:

Simon Billinge: AI dapat mempelajari pola alamiah struktur atom yang tidak mungkin dipecahkan manusia hanya dari data difraksi yang sulit dipahami.

Hod Lipson: Penerapan AI pada kristalografi mengatasi tantangan serupa dengan masalah pelipatan protein yang terkenal, menandai era baru pemecahan masalah ilmiah yang kompleks.

--------------------

What's Next: Di masa depan, penggunaan AI dalam analisis struktur atom akan semakin meluas, memungkinkan penemuan material baru dan percepatan inovasi teknologi di bidang farmasi, energi, dan arkeologi.

Referensi:
[1] https://interestingengineering.com/science/us-ai-cracks-century-old-nanocrystal-challenge

Pertanyaan Terkait

Apa yang menjadi fokus utama penelitian ini?

Fokus utama penelitian ini adalah mengembangkan algoritma yang dapat merekonstruksi struktur atom dari pola difraksi yang terdegradasi dari nanokristal.

Mengapa krystallografi tradisional memiliki keterbatasan?

Krystallografi tradisional memiliki keterbatasan karena hanya dapat bekerja dengan kristal besar dan murni, sedangkan nanokristal sering kali terlalu kecil dan tidak sempurna.

Bagaimana algoritma baru ini bekerja?

Algoritma baru ini bekerja dengan mempelajari pola struktur atom dari database besar dan mengaitkan data difraksi yang buruk dengan kemungkinan susunan atom yang paling mungkin.

Apa dampak dari penelitian ini terhadap sains material?

Penelitian ini dapat membuka inovasi baru di berbagai bidang yang bergantung pada analisis struktural, seperti pengembangan obat dan teknologi baterai.

Siapa saja yang terlibat dalam penelitian ini?

Penelitian ini melibatkan Simon Billinge dan Hod Lipson dari Columbia Engineering.