Исследователи из Университета Нотр-Дам (University of Notre Dame) создали эффективное покрытие для обычных оконных стекол. Оно блокирует инфракрасный и ультрафиолетовый свет и полностью пропускает видимое излучение. С таким фильтром на окне в комнате будет светло и прохладно, что важно для стран с жарким климатом, где охлаждение помещений требует огромных расходов энергии. Удивительно, но в создании фильтра помог ИИ и квантовые расчеты.
По словам ученых, они создали первый в отрасли широкоугольный спектральный фильтр. Благодаря этому достигается полосовая селективность, что позволило сохранить максимум света в оптическом диапазоне, и вырезать из него ультрафиолетовый и несущий тепло инфракрасный свет в ближнем диапазоне этих волн. Более того, впервые в отрасли создана пленка, которая одинаково хорошо пропускает и фильтрует свет вне зависимости от угла падения солнечных лучей.
Базовый поиск необходимых оптических материалов осуществлялся с помощью интерактивного машинного обучения и с использованием квантового компьютера. В частности, использовался так называемый квантовый отжиг или нахождение оптимальных значений для набора из множества параметров.
Квантовые алгоритмы и ИИ сузили выбор базовых материалов с необходимыми оптическими селективными характеристиками до кремнезема, оксида алюминия и титана. Для отражения инфракрасного излучения поверх всех трех пленок на стекле добавили кремниевый полимер, который также повысил прочность покрытия. Эксперименты показали, что предложенная пленка при сохранении прозрачности снижает температуру в помещении на 5,4–7,2 °C. Охлаждающий эффект пленки сохранялся независимо от угла пропускания света снаружи.
Для стран с жарким климатом, подчеркивают исследователи, предложенный оконный фильтр может снизить годовой расход энергии на охлаждение примерно на 97,5 МДж/м2. Для дома средней площади в США это может вылиться в экономию до трети потребляемой в год электрической энергии, о чем исследователи подробно рассказали в статье в журнале Cell Reports Physical Science.
