Interpretable machine learning for atomic scale magnetic anisotropy in quantum materials
Identifikátory výsledku
Kód výsledku v IS VaVaI
<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F61989592%3A15310%2F25%3A73631058" target="_blank" >RIV/61989592:15310/25:73631058 - isvavai.cz</a>
Nalezeny alternativní kódy
RIV/61989592:15640/25:73631058 RIV/61989100:27740/25:10257793
Výsledek na webu
<a href="https://www.nature.com/articles/s41524-025-01637-y" target="_blank" >https://www.nature.com/articles/s41524-025-01637-y</a>
DOI - Digital Object Identifier
<a href="http://dx.doi.org/10.1038/s41524-025-01637-y" target="_blank" >10.1038/s41524-025-01637-y</a>
Alternativní jazyky
Jazyk výsledku
angličtina
Název v původním jazyce
Interpretable machine learning for atomic scale magnetic anisotropy in quantum materials
Popis výsledku v původním jazyce
The rising demand for digital storage and environmental concerns necessitate ultra-high-density, energy-efficient solutions. Atomic-scale magnets (ASMs) based on transition metal (TM) dimers on defective graphene exhibit promising magnetic anisotropy energy (MAE) values, providing a robust barrier against magnetization reversal. However, identifying optimal TM-substrate configurations is challenging when relying solely on density functional theory (DFT) calculations with spin-orbit coupling. To address this, we developed a machine learning (ML) model trained on scalar-relativistic DFT data using a tree-based gradient boosting approach. Our model implicitly captures key physical interactions from second-order perturbation theory, ensuring reliable MAE predictions for systems beyond the training set. By bridging computational efficiency with interpretability, this work contributes to the development of ASMs for spintronics and quantum materials, offering a pathway to next-generation data storage technologies.
Název v anglickém jazyce
Interpretable machine learning for atomic scale magnetic anisotropy in quantum materials
Popis výsledku anglicky
The rising demand for digital storage and environmental concerns necessitate ultra-high-density, energy-efficient solutions. Atomic-scale magnets (ASMs) based on transition metal (TM) dimers on defective graphene exhibit promising magnetic anisotropy energy (MAE) values, providing a robust barrier against magnetization reversal. However, identifying optimal TM-substrate configurations is challenging when relying solely on density functional theory (DFT) calculations with spin-orbit coupling. To address this, we developed a machine learning (ML) model trained on scalar-relativistic DFT data using a tree-based gradient boosting approach. Our model implicitly captures key physical interactions from second-order perturbation theory, ensuring reliable MAE predictions for systems beyond the training set. By bridging computational efficiency with interpretability, this work contributes to the development of ASMs for spintronics and quantum materials, offering a pathway to next-generation data storage technologies.
Klasifikace
Druh
J<sub>imp</sub> - Článek v periodiku v databázi Web of Science
CEP obor
—
OECD FORD obor
10301 - Atomic, molecular and chemical physics (physics of atoms and molecules including collision, interaction with radiation, magnetic resonances, Mössbauer effect)
Návaznosti výsledku
Projekt
<a href="/cs/project/EH22_008%2F0004587" target="_blank" >EH22_008/0004587: Technologie za hranicí nanosvěta</a><br>
Návaznosti
P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)<br>S - Specificky vyzkum na vysokych skolach
Ostatní
Rok uplatnění
2025
Kód důvěrnosti údajů
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Údaje specifické pro druh výsledku
Název periodika
npj Computational Materials
ISSN
2057-3960
e-ISSN
—
Svazek periodika
11
Číslo periodika v rámci svazku
1
Stát vydavatele periodika
GB - Spojené království Velké Británie a Severního Irska
Počet stran výsledku
10
Strana od-do
nestránkováno
Kód UT WoS článku
001489927800001
EID výsledku v databázi Scopus
2-s2.0-105005411644