바카라 게임 사이트 세계 최초! 원소 유형을 식별하고 재료의 미세 구조를 분석하는 노이즈 저항이 높은 새로운 분석 방법 개발
~미래소자소재 미세구조 연구의 길을 열다~

(요약 설명)

구마모토 대학 산업나노재료연구소 프로젝트 조교수 구마조에 히로유키와 아카이 이치로 교수가 이끄는 공동 연구 그룹이트륨옥시수소화물(YHO) 박막(주 1)의확장 X선 흡수 미세 구조(EXAFS)(참고 2)스펙트럼 속으로,전자파 다중 산란 이론(참고 3)기본 기능(참고 4)희소 모델링(참고 5)그리고베이지안 추정(참고 6)을 결합한 새로운 분석 방법 적용되었습니다 그 결과, YHO 박막 내 이트륨 주변에 존재하는 산소 바카라 게임 사이트는사면체 조정(참고 7)데이터에 중첩된 노이즈는 베이지안 추정을 사용하여 모델링되었으며 분석하기 어려운 노이즈 데이터가 있음이 분명해졌습니다미시구조(참고 8)을(를) 성공적으로 분석했습니다 이 방법은 기능성 박막 소재를 비롯한 다양한 소재의 미세구조를 규명하는 데 활용될 수 있을 것으로 기대된다

이 연구는 일본 과학 기술 진흥원(JST) 전략적 창의적 연구 진흥 프로젝트(CREST) 구마모토 대학 아카이 이치로 교수(JPMJCR1861), 도쿄 CREST 대학 교수 오카다 마사토(JPMJCR1761), CREST 국립 재료 과학 연구소 이와사키 유마 수석 연구원(JPMJCR21O1), PRESTO 대학의 지원을 받았습니다 쓰쿠바 부교수 이가라시 야스히코(JPMJPR17N2), PRESTO 도쿄 공과대학 부교수 시미즈 료타(JPMJPR17N6), 문부과학성 과학 연구 보조금(도쿄 공과대학 시미즈 료타) 부교수(JP19H02596, JP19H04689), 오리모 신이치 교수의 지원 도호쿠 대학(JP18H05513), 도쿄 공과 대학의 히토스기 타로 교수(JP18H05514), 아사히 유리 재단, 아이치 싱크로트론 광학 센터 연구원 이에자리 파비오, 오카지마 토시히로 이번 연구는 도쿄공업대학 부소장 고마츠 유야(박사 2년), 일본바카라 게임 사이트력청 연구소장 마츠무라 다이키, 양자방사선과학기술연구소 선임연구원 사이토 히로유키, 구마모토대학 수석 엔지니어 이와미츠 가즈오, 큐슈 싱크로트론 포토닉스 연구센터 소장 세노 요시키 등이 공동으로 수행했다 2021년 12월 10일 오전 10시(미국 동부 시간) 'Advances'에 게재되었습니다

(설명)

소자 소재의 기능성을 향상시키기 위해서는 미세 구조 분석이 필수적이며, 광범위한 EXAFS(X선 흡수 미세 구조) 스펙트럼을 측정합니다 그러나 박막 시료에서는 X선의 흡수강도가 약하기 때문에 EXAFSS/N 비율(참고 9)크기가 작아 미세구조를 높은 정확도로 분석하기가 어렵습니다

그 도전을 극복하려면 먼저복잡한 Hedin-Lundqvist 전위(참고 10)광전자파(주 11)의2체 다중 산란 이론(주 12)기반의 기본 함수를 사용하여 EXAFS 데이터의 희소 모델링을 수행했습니다 또한, 분석결과에 따르면,베이지안 자유 에너지(참고 13)를 줄이도록 최적화하면 데이터에 중첩된 노이즈를 추정할 수 있어 해석이 더 쉬워집니다방사형 분포 함수(주 14)다중 산란 이론에서는 광전자파가 원소 종에 따라 달라집니다산란 진폭(참고 15)산란을 수반하는 광전자파는 다르다상 변화(참고 16)・진폭 감쇠양자역학 (참고 17)를 기반으로 평가함으로써 바카라 게임 사이트간 거리를 정확하게 추정하는 것이 가능해졌습니다

이 방법의 효율성을 입증하기 위해광스위치 재료(참고 18)에피택셜박막(주 19)의 EXAFS 분석에 적용됨 그 결과, 그들은 이트륨 바카라 게임 사이트와 산소 바카라 게임 사이트를 식별하고 정확한 바카라 게임 사이트 간 거리를 사용하여 각각의 방사형 분포 함수를 추정할 수 있었습니다 또한 EXAFS 스펙트럼은 다음과 같습니다대형 싱크로트론 방사선 시설 SPring-8 (주 20)의 QST Extreme Quantum Dynamics II 빔라인(BL14B1)에서 측정되었습니다

그림 1(a)의 산점도(흰색 원)는 측정된 데이터이며, 얇은 필름 샘플이기 때문에 중첩된 노이즈가 크다는 것을 알 수 있습니다 그림 1(b)와 (c)는 새로 개발된 방법으로 측정된 데이터로부터 얻은 이트륨(Y-Y)과 산소(Y-O)의 방사상 분포함수를 각각 나타내며, 이트륨 바카라 게임 사이트 근처의 미세한 바카라 게임 사이트 배위 구조를 나타낸다 그림 1(a)의 빨간색 선은 구한 방사형 분포함수를 이용하여 재현한 데이터로 노이즈까지 재현한 것이다과적합(참고 21)을 피하면 데이터가 제대로 재생되는 것을 볼 수 있습니다 도 1 및 도 2의 가로축은 바카라 게임 사이트간 거리이다 1(b)와 (c)는푸리에 변환 (참고 22)와 같은 기존 방법과 달리 바카라 게임 사이트간 거리를 정확하게 평가할 수 있습니다 이트륨의 가장 가까운 이웃 바카라 게임 사이트인 산소 사이의 바카라 게임 사이트간 거리 d_1과 두 번째로 가까운 이트륨 바카라 게임 사이트 사이의 바카라 게임 사이트간 거리 d_2의 비율로부터, 그림 2에 나타난 바와 같이 산소 바카라 게임 사이트가 이트륨 주위에 사면체 배위되어 있음을 추론했습니다

이렇게 개발된 EXAFS 분석 방법
(1) 미리 결정 구조 정보가 필요하지 않습니다 요소 유형 정보만으로 분석이 가능합니다
(2) 2체 다중 산란 이론을 기반으로 바카라 게임 사이트간 거리를 올바르게 추정할 수 있습니다
(3) 베이지안 추정 프레임워크를 기반으로 한 높은 노이즈 저항
의 특성을 갖고 있기 때문에 기존 방법으로는 어려웠던 박막 샘플의 국부적 구조 추정이 가능해 새로운 발전을 기대할 수 있다

[공동연구에서 각 연구기관의 역할]

[용어]

(주 1) 이트륨옥시수소화물(YHO) 박막

이트륨과 산소 및 수소를 결합한 층상 물질

(주 2) 광범위한 X선 흡수 미세구조(EXAFS)

바카라 게임 사이트에 의한 X선 흡수에 의해 방출되는 자유 전자파와 이웃 바카라 게임 사이트에 의해 산란 및 회절되는 자유 전자파 사이의 간섭 현상을 활용하는 구조 분석 방법 간섭 패턴은 인접한 바카라 게임 사이트와의 거리에 따라 극적으로 변하기 때문에 바카라 게임 사이트 규모의 미세 구조를 분석하는 데 일반적으로 사용됩니다

(주 3) 전자파 다중 산란 이론

X선 흡수에 의해 방출되는 전자파의 산란을 설명하는 이론 주변에는 무수히 흩어진 물체가 있어 다중 산란 등 다중 산란을 처리할 수 있습니다

(주 4) 기본 기능

기본 함수는 기본 파형을 표현하는 함수로, 파동 중첩의 원리를 바탕으로 기본 파형을 추가하여 다양한 파형을 재현하는데 사용됩니다

(참고 5) 희소 모델링

현상을 설명하는 요인의 수가 적다는(희소) 가정을 기반으로 적절한 규범에 따라 데이터에 포함된 주요 요인을 추출하는 방법입니다 적은 양의 정보로 전체적인 그림을 얻을 수 있어 다양한 분야에서 활용됩니다

(참고 6) 베이지안 추정

결과로부터 원인을 추정하는 통계 기법인 베이지안 통계 개념을 기반으로 한 추정 방법 중 하나입니다 데이터 분석에는 측정된 데이터의 모델을 생성하고 해당 모델의 매개변수를 결정하기 위해 매개변수 추정을 수행하는 작업이 포함됩니다 베이지안 추정은 측정 데이터와 무작위로 얻어지는 매개변수(랜덤변수)를 모두 고려하여 매개변수가 따르는 확률분포를 계산하는 과정이다 매개변수 값과 매개변수가 따르는 확률 분포를 얻을 수 있으므로 매개변수 값의 불확실성을 정량화할 수 있습니다

(주 7) 사면체 조정

바카라 게임 사이트는 관심 있는 바카라 게임 사이트를 중심으로 한 사면체의 꼭지점에 존재합니다 이 경우, 정사면체의 꼭지점에는 이트륨을 중심으로 4개의 산소 바카라 게임 사이트가 존재합니다

(주 8) 미세구조

바카라 게임 사이트와 분자가 공간적으로 규칙적으로 배열된 반복 결정으로 구성된 바카라 게임 사이트 규모의 구조입니다

(주 9) S/N 비율

측정된 스펙트럼의 신호 대 잡음 비율입니다 노이즈가 작을수록 S/N 비율이 높아지고 신호의 특성을 더 잘 나타내는 데이터가 됩니다

(주 10) 복잡한 Hedin-Lundqvist 잠재력

입사 입자의 산란과 흡수를 나타내는 복소수로 작성된 전위로, 실수 부분은 산란을 나타내고 허수 부분은 흡수를 나타냅니다

(주 11) 광전자파

바카라 게임 사이트에 의한 X선 흡수에 의해 방출되는 자유 전자파

(주 12) 2체 다중 산란 이론

산란의 대상을 두 물체 사이와 X선 흡수에 의해 방출되는 전자파로만 제한하고 3개 이상의 물체를 포함하는 더 복잡한 산란 경로의 영향은 작다는 이론입니다

(참고 13) 베이지안 자유 에너지

데이터에 대한 통계 모델과 매개변수에 대한 사전 지식을 표현하는 확률 분포(사전 확률 분포)의 조합이 얼마나 적절한지 표현하고, 정보 기준(통계 모델을 평가하기 위한 지표)으로 사용됩니다

(주 14) 방사형 분포 함수

바카라 게임 사이트가 특정 관심 바카라 게임 사이트 주위에 어떻게 분포되어 있는지를 표현하는 함수입니다 관심 바카라 게임 사이트로부터의 거리에 따른 바카라 게임 사이트 분포를 표현합니다

(주 15) 산란 진폭

진폭은 파동의 특성을 나타내는 물리량으로 진폭은 파동의 한 주기 동안 최대 변위의 절대값으로 표현됩니다 진폭은 진동의 크기를 나타내고 산란 진폭은 산란파의 진폭을 나타냅니다

(주 16) 위상 변화

파동과 같은 주기적인 현상에서 위상은 한 주기의 위치를 나타내는 양입니다 여기서는 산란으로 인해 입사된 상태와 산란된 상태의 위상이 다르다는 것을 의미한다

(주 17) 양자역학

빛, 전자 등이 입자와 파동의 특성을 모두 갖는다고 이론화하는 물리학입니다

(주 18) 광스위치 재료

광신호 전환 및 분배에 사용되는 재료 이번 연구에서 중점을 두고 있는 이트륨산수소박막은 태양광을 조사하면 전기저항률과 가시광선 투과율이 가역적으로 변화하는 성질을 갖고 있어 광스위치 소재로의 응용이 기대된다

(주 19) 에피택셜박막

종자 결정 역할을 하는 단결정 기판에 증착되어 결정 평면을 기본 기판과 정렬하여 성장하는 박막입니다

(참고 20) SPring-8

효고현 하리마 과학단지에 위치한 RIKEN 시설은 세계 최고 성능의 싱크로트론 방사선을 생산합니다 싱크로트론 방사선은 전자가 빛의 속도와 거의 같은 속도로 가속되고 전자석에 의해 진행 방향이 구부러질 때 생성되는 얇고 ​​강력한 전자기파입니다

(참고 21) 과적합

학습 정확도가 어느 정도 향상되고 그 이후에는 학습되지 않은 데이터에 대한 대응 능력을 상실할 때 발생하는 현상입니다 여기서는 원래 학습(재현)하려는 기능과 관련이 없는 노이즈까지 재현하는 것에 대해 이야기하고 있습니다

(주 22) 푸리에 변환

코사인 및 사인 함수를 기본 함수로 사용하여 주기적인 진동 파형을 확장하여 재현하는 변환 방법입니다 일반적으로 진동 파형의 진동 주파수 구성 요소를 분해하는 데 사용됩니다

(논문 정보)

논문 제목: 이트륨 옥시수소화물 에피택셜 박막의 격자간 산소 위치를 결정하기 위한 확장된 X선 흡수 미세 구조의 베이지안 희소 모델링

저자(*교신저자): 구마조에 히로유키^1,*, 이가라시 야스히코^2,3, 파비오 이에사리⁴, 시미즈 료타^5,3, 고마츠 유야⁵, 히토스기 타로⁵, 마츠무라 다이주⁶, 사이토 히로유키⁷, 이와미츠 카즈노리⁸, 오카지마 토시히로⁴, 세노 요시키⁹, 오카다 마사토^10,11, 아카이 이치로^1,*

1. 구마모토 대학 산업나노재료연구소
2. 쓰쿠바대학 시스템정보학과
3. PRESTO, 일본 과학기술청
4. 아이치 싱크로트론 라이트 센터
5. 도쿄공업대학 재료공학부
6. 일본바카라 게임 사이트력청 재료과학연구센터
7. 국립양자방사선과학기술연구소 양자빔과학부
8. 구마모토 대학 기술학부
9. 큐슈 싱크로트론 빛 연구 센터
10. 도쿄 대학 프론티어 과학 대학원 복잡계 과학 공학부
11. 국립재료과학연구원 정보융합재료연구센터

게시된 잡지: AIP Advances

doi:101063/50071166

URL:https://doiorg/101063/50071166