Publication

Machines for Materials and Materials for Machines: Metal-Insulator Transitions and Artificial Intelligence

Bernat Mundet
2021
Article
Résumé

In this perspective, we discuss the current and future impact of artificial intelligence and machine learning for the purposes of better understanding phase transitions, particularly in correlated electron materials. We take as a model system the rare-earth nickelates, famous for their thermally-driven metal-insulator transition, and describe various complementary approaches in which machine learning can contribute to the scientific process. In particular, we focus on electron microscopy as a bottom-up approach and metascale statistical analyses of classes of metal-insulator transition materials as a bottom-down approach. Finally, we outline how this improved understanding will lead to better control of phase transitions and present as an example the implementation of rare-earth nickelates in resistive switching devices. These devices could see a future as part of a neuromorphic computing architecture, providing a more efficient platform for neural network analyses - a key area of machine learning.

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Concepts associés (32)
Transition de phase
vignette|droite|Noms exclusifs des transitions de phase en thermodynamique. En physique, une transition de phase est la transformation physique d'un système d'une phase vers une autre, induite par la variation d'un paramètre de contrôle externe (température, champ magnétique...). Une telle transition se produit lorsque ce paramètre externe atteint une valeur seuil (ou valeur « critique »). La transformation traduit généralement un changement des propriétés de symétrie du système.
Strongly correlated material
Strongly correlated materials are a wide class of compounds that include insulators and electronic materials, and show unusual (often technologically useful) electronic and magnetic properties, such as metal-insulator transitions, heavy fermion behavior, half-metallicity, and spin-charge separation. The essential feature that defines these materials is that the behavior of their electrons or spinons cannot be described effectively in terms of non-interacting entities.
Isolant de Mott
Les isolants de Mott sont des matériaux présentant une phase conductrice, avec une structure de bande électronique (voir théorie des bandes) délocalisée sur tout le réseau cristallin, et pouvant devenir isolant du fait d'une forte interaction répulsive entre électrons, entrainant leur localisation sur les noyaux atomiques. Dans un solide, lorsque les interactions répulsives entre les électrons d'un métal deviennent trop fortes, il peut se produire une "localisation" des électrons qui restent "accrochés" aux atomes constituant le réseau cristallin.
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