Возможно ли создать новые материалы без проведения экспериментов?

Представляем Вашему вниманию лекцию одного из самых известных ученых материаловедения Артема Оганова, который расскажет о своем революционном методе предсказания кристаллической структуры материала на основе компьютерного алгоритма. Такое направление в современном материаловедении называется компьютерный дизайн материалов. Со слов Артема Оганова, все материалы полученные с помощью компьютерного моделирования впоследствии получены экспериментальным путем, только за гораздо большее количество времени.

Любое продвижение технологий невозможно без создания новых материалов. Задача предсказания новых материалов напрямую связана с задачей предсказанием кристаллической структуры, которая в свою очередь определяет все свойства материалов.

Компьютерный дизайн материалов

Первые изучения кристаллической решетки

Еще в начале 20 века в 1912 году сын с отцом Уильям Лоренс Брэгг и Уильям Генри Брэгг используя метод дифракции рентгеновских лучей выполнили расшифровку кристаллических структур алмаза (С) и каменной соли (NaCl) после прохождения рентгеновских лучей через их кристаллы. Уильям Лоренс Брэгг стал самым молодым лауреатом Нобелевской премии по физике в свои 25 лет! До сих пор этот рекорд возраста получения премии не побит. Очень скептически к данному открытию отнеслись в то время химики, которые полагали, что все вещества состоят из дискретных молекул и их свойства зависят только от их молекулярных взаимосвязей. К слову, при расшифровке структуры ДНК в 1953 году использовался тот метод рентгеновской дифракции та же лаборатория Уильяма Лоренса Брэгга, но только Нобелевскую премию получили его последователи Френсис Крик и Джеймс Уотсон.

Возможно ли предсказать стабильные соединения?

Но что на счет предсказания кристаллической решетки? Еще вплоть до 90-х годов ученые к возможности предсказания относились пессимистично. Итак, на какой же стадии наука сегодня находится в вопросах предсказания и какие перспективы?

Классический теоретический метод выявления нужного расположения атомов основан на переборе всевозможных вариантов их взаимного расположения при условии возникновения минимальной энергии в данной связке атомов. Однако всевозможных вариантов взаимного расположения атомов кристалла очень велико и даже наличие современных вычислительных мощностей не способно такое количество просчитать для того чтобы эффективно быстро открывать новые соединения и нано-материалы. Число вариантов экспоненциально растет с увеличением числа предлагаемых атомов. Если таких атомов десятки, не хватит при нынешних компьютерных технологиях, и тысячи лет для переборки всех вариантов соединений. Есть ли сегодня другие способы прогнозирования новых устойчивых соединений?

Лекция Артема Оганова о предсказаниях кристаллических структур

Академик Артем Оганов предлагает свой революционный метод компьютерного дизайна новых материалов и предсказания кристаллических структур USPEX. Насколько он эффективен и коррелирует ли он с экспериментальными данными мы узнаем в его интересной лекции, которую можно посмотреть широкому кругу — от преподавателя и студента ВУЗа до ученика старших школьных классов. Желаем приятного просмотра.

Лаборатория Оганова USPEX

Кстати, все, кто желает стать участником проекта, может скачать программу USPEX HOME, которая будет использовать вашу вычислительную мощность компьютера в сети интернет в период отсутствия или малой активности компьютера с вашей стороны. То есть ваш компьютер участвует в расчете устойчивых соединений только в тот момент, когда вы не работаете за компьютером или работаете с программами потребляющие минимальное количество системных ресурсов. Вы можете с гордостью заявить, что принимаете, пусть пассивное, но участие в открытии новых нано веществ и материалов!

(5 votes, average: 4,80 out of 5)
Загрузка...