четверг, 28 марта 2024

Открытие российских химиков в разы ускорит поиск новых чудо-веществ



Открытие российских химиков в разы ускорит поиск новых  чудо-веществ

7 Ноября 2018

МОСКВА, 7 ноября Химики из МФТИ, Сколтеха и Самарского технического университета в разы ускорили работу революционного метода USPEX, помогающего открывать гиперпроводники и причудливые соединения урана и редких металлов. Его новая версия была представлена в журнале Computer Physics Communications.

Химические свойства, структура и многие другие характеристики всех сложных и важных для человека молекул попадают тем, как взаимодействуют друг с другом их атомы, как устроены их электронные оболочки и как различные внешние критерии, такие как температура и давление, влияют на все эти вещи.

Несмотря на то, что работой всех этих элементов молекул управляют достаточно простые физические законы, в том числе принципы квантовой механики, предсказать их свойства или поведение крайне сложно. Это сплочённого с тем, что трудность расчетов резко растет с добавлением каждого нового электрона, из-за чего свойства даже простых микролитов и молекул почти невозможно проанализировать даже при помощи самых массивных суперкомпьютеров.

Известный российский химик Артем Оганов заметно упростил эту проблему еще в 2004 году, сотворил эволюционный алгоритм USPEX, допускающий быстро и точно вычислять свойства кристаллов разных веществ при самых разных температурах и давлениях, используя лишь их химическую формулу и названия элементов.

За будущие годы Оганов, а также четыре тысячи других ученых, использовали этот алгоритм для открытия огромного множества практически полезных и просто интересных веществ, в том числе необычных сверхпроводников на базе урана, настоящих соединений гелия, чрезвычайного прочного материала из вольфрама, идеальной взрывчатки из атомов азота и хрома, а также многих иных материалов.

Секрет успеха USPEX заключается в том, что он не перебирает все возможные комбинации атомов и конфигурации их электронных оболочек, а генерирует несколько случайных структур, формально совпадающих по составу с изучаемым кристаллом или молекулой. Затем он старается найти самые стабильные из них, используя своеобразный виртуальный аналог эволюционных процессов, скрещивая подобные комбинации атомов.

Подобный подход, как отмечает Бушланов, позволяет очень резко ускорить просчет свойств этих материалов, однако его можно заметно ускорить, если продлить качество самых первых случайно сотворённых структур. Если они будут изначально обладать более интересными свойствами, процесс их эволюции многократно ускорится, что снизит или требования к компьютеру, или повысит скорость поиска новых веществ.

Как это сделать? Ученые навели внимание на то, что все существующие в природе микролиты и молекулы устроены далеко не случайно. Как недавно подыскали российские химики, существует гарнитур из нескольких тысяч возможных рецептов организации атомов, определяющий конструкцию всех 200 тысяч неорганических соединений, известных науке.

Эти природные конструкции, как заметили Оганов, Бушланов и их коллеги, составляют абсолютное меньшинство в том наборе вариантов, которые вырабатывает USPEX на первых этапах работы. Подобное наблюдение заставило их проверить, что произойдет, если заставить метод использовать только подобные варианты способ организации молекул.

Как оказалось, подобное упрощение не ограничило то многообразие материалов, которые может вырабатывать USPEX, не зная ничего о структуре аналогичных веществ, но при этом оно ускорило любая работу алгоритма примерно в три-четыре раза. Оганов и его коллеги надеются, что это улучшение поможет предсказывать свойства более сложных кристаллов и молекул, а также начать систематически изучать действие веществ, находящихся на грани стабильности.




Редактор рубрики

Место события на карте мира:







комментарии (0)




Другие интересные новости


Видео новости на сегодня

В малых городах у семейной ипотеки будут особые условия, заявил президент




Популярное на сегодня

Автоматизированная система анализа заголовков новостей с поиском популярных слов.
Автоматизированная система анализа заголовков новостей
Данные обновляются каждые полчаса.

Эмоции на сегодня

Анализ эмоциональной составляющей новостей.
Анализ эмоциональной составляющей новостей .

Данные обновляются каждые полчаса.

Страны и города

Соотношение количества новостей из разных точек Земли за сутки.
Соотношение количества новостей из разных точек Земли .

Данные обновляются каждые полчаса.

Валюты

Рейтинг валют участвующих в новостях.
Рейтинг валют участвующих в новостях .

Данные обновляются каждые полчаса.





Комментарии к новостям

[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....

[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...

[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...

[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...

[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...

[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...

[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....

Новости шоу-бизнеса

Суд рассмотрит иск экс-супруги Бондарчука о разделе имущества

МОСКВА, 28 марта Симоновский суд Москвы 22 апреля начнет процесс по иску катерины Бондарчук (Рудской), имевшейся жены режиссера Федора Бондарчука, о разделе совместно нажитого имущества, сказали в суде. Рудская настаивает на видоизмененье соглашения о разделе имущества, нажитого в период свода. Подробности … Прочитать