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 數十年來，通過對無機薄膜材料領域不斷地探索，美國能源部可再生能源實驗室（NREL）向全球推出了強大的實驗數據庫，提供無機薄膜材料相關信息。

高通量實驗材料（HTEM）數據庫來自于NREL科學家的精心收集，涵蓋了140,000多個樣品數據，這些樣品數據包含了無機材料的結構、化學與光電子性質以及合成條件等詳細信息。其中，有一半以上的數據可在htem.nrel.gov網站獲得，為先進能源材料（如薄膜太陽能電池）打下了良好的科學基礎。

NREL材料科學中心的科學家Andriy Zakutayev表示：“就目前來看，以往的實驗數據庫要么只含有樣品名單，要么只含有樣品性質等信息，并不會兩者兼備”。該研究中心致力于開發太陽能電池和其他可再生能源技術的新材料與器件。因此，Zakutayev和NRB計算科學中心的數據科學家Caleb Phillips共同發表了一篇文章，題為“探索無機材料的開放性實驗數據庫”。

該文章刊登在《科學數據》上，該課題的其他成員有Nick Wunder，Marcus Schwarting，John Perkins，Robert White，Kristin Munch和William Tumas，均來自NREL。Tumas是能源前沿研究中心的主任，負責研發新能源材料。

除此之外，研究人員還合成了許多樣品，但比起歷年發表過的文章，他們做的東西還只是冰山一角。帕金斯作為材料科學中心的資深科學家，據他估計，只有不到10％的樣本信息能發表在科學期刊上。他說： “已發表的相關期刊文章均能為新材料研究方向提供一定幫助，未被發表的信息也并非一無是處，它們對研究工作還是有用的。”

珀金斯解釋道：“我們的理念是，將所有這些數據公開化，以推動材料科學的發展，特別為那些無法使用昂貴實驗設備測量的研究人員提供幫助，包括美國和世界各地”。

傳統而言，科學家每做出一個樣本，就要對它測量并進行數據分析，從而對其工藝進行改進以制備出另一個新的樣本。而設備的研究以及計算機控制技術的進步可以幫助研究人員更快地收集數據。例如，對2英寸的方形薄膜側面測量可獲得100個數據點，從而建立起一個包含了該膜化學結構、合成溫度以及厚度梯度等參數的樣品庫。Zakutayev表示：“因此，可針對不同目標、不同項目進行系統地組合，并建立數據庫”。

比起以往，這種高通量組合實驗模式以更大的數量和速率收集數據，加速現有材料數據獲取和驗證，并在大幅提升預測能力的同時開發出新的、更復雜的模型。

菲利普斯說：“如果你想知道在實際制作和測量之前材料是如何導電的，那么可以使用機器學習算法來預測這些數據。”

HTEL數據庫的建立得益于NREL近十年薄膜實驗的經驗。數據以數字化的形式儲存在數據庫中。菲利普斯說：“一旦數據被作成可分析、可解析的形式，那么這將是一項不平凡的工作，對未來而言不僅是機遇還是挑戰。”

目前，Phillips，Perkins和Zakutayev等人正在參與NREL和美國國家標準與技術研究院之間的合作，旨在部署高通量實驗工具網絡，幫助研究人員合成與設計新材料，并將研究結果添加到數據庫。該試點項目被稱為高通量實驗材料合作實驗室。

HTEM數據庫的發展、管理和完善分別由NREL實驗室定向研究與項目開發部、能源部科學辦公室、能效與可再生能源辦公室負責。