Les méthodes d’apprentissage automatique aident la science à mieux comprendre les panneaux solaires

Qu’il s’agisse d’écrans OLED ou de cellules solaires organiques. Quiconque souhaite optimiser ses opérations doit prendre en compte la manière dont les matériaux hybrides utilisés interagissent les uns avec les autres. C’est pourquoi Oliver Hofmann et son groupe de recherche à l’Institut de physique des solides de la TU Graz, en Autriche, ont commencé à étudier ce sujet.

L’équipe a récemment concentré son attention sur le concept de transfert de charges à longue distance. Un transfert d’électrons d’un matériau à un autre peut déjà avoir lieu dans un état déconnecté. Dans ce cas, cependant, il doit y avoir des états plus énergétiquement favorables pour les électrons dans le matériau adjacent.

Enquêter sur la profondeur d’interaction des électrons

Jusqu’à présent, les scientifiques n’ont pas été en mesure de s’entendre sur jusqu’où peut aller ce transfert d’électrons dans la matière organique. Par conséquent, la première question fondamentale posée était : jusqu’à quelle position moléculaire cet effet a-t-il lieu ? De nombreuses études rapportent que cet effet est limité à la première couche des interfaces organique-inorganique. C’est la couche où les molécules organiques (couche organique) sont en contact direct avec la surface métallique (couche inorganique).

Voici une vidéo en anglais expliquant une autre application de cette technique :

D’autres études supposent que l’effet s’étend également sur de plus grandes distances jusqu’à la deuxième couche ou même plus loin. Et c’est précisément ce qui le rend intéressant. Si tel est le cas, l’effet peut être utilisé pour réduire la résistance électrique du matériau hybride, le rendant ainsi plus économe en énergie, déclare Hofmann.

Les chercheurs veulent résoudre ce mystère

Afin de pouvoir suivre encore plus précisément ces interfaces organiques-inorganiques et surtout de démontrer des transferts de charges sur de longues distances, les chercheurs ont examiné une interface cuivre-tétracyano-éthylène (TCNE/Cu(111)). Parce qu’il existe ici des données expérimentales particulièrement solides qui indiquent des frais d’interurbain, explique Hoffmann.

À ce jour, il n’existe aucune théorie claire expliquant pourquoi certains systèmes produisent cet effet. Mais Hoffmann et son équipe ont voulu résoudre ce mystère pour établir une base pour fabriquer des matériaux ayant la même propriété.

Les scientifiques ont utilisé deux nouvelles méthodes d’apprentissage automatique pour leur analyse, SAMPLE et BOSS. En combinant les deux méthodes, les chercheurs ont pu identifier plus de deux millions de structures d’interface potentielles pour les transferts TCNE-Cu. De plus, ils ont pu prédire le comportement des molécules dans diverses conditions expérimentales. Étonnamment, les résultats ont montré qu’il n’y a pas de transfert de charge longue distance ! Au lieu de cela, les molécules du système changent de structure.

Les molécules se redressent à une certaine densité

Si vous placez une couche de molécules sur quelque chose, elles conservent généralement leur ordre régulier. De plus, ils ont tendance à essayer de se rapprocher jusqu’à ce qu’à une certaine densité, ils finissent par passer de la première à la deuxième couche.

Ceci est différent dans le système TCNE/Cu(111). Ici, les molécules passent de leur position horizontale d’origine à une position verticale à une certaine densité, afin de se rapprocher encore plus.