Ученые предложили универсальную схему для прогнозирования новых материалов

В конце декабря 2017 г. в научном журнале Accounts of Chemical Research вышла статья сотрудников Международного научно-исследовательского центра по теоретическому материаловедению (МНИЦТМ) Самарского университета. Авторы публикации классифицировали основные методы описания интерметаллических структур. Представленный учеными вуза подход может стать платформой для универсальной схемы, используя которую можно прогнозировать новые материалы.

Авторами научной статьи "Topology of intermetallic structures: from statistics to rational design" выступили лаборант-исследователь МНИЦТМ Татьяна Ахметшина, профессор Владислав Блатов, профессор Davide M. Proserpio и старший научный сотрудник Александр Шевченко.

Ученые Самарского университета проанализировали основные методы описания интерметаллических структур и продемонстрировали преимущества нанокластерного подхода. В публикации представлены результаты анализа основных структурных единиц, из которых построены интерметаллиды (химические соединения двух или более металлов). «В базах данных кристаллических структур на данный момент более 38 тысяч соединений, содержащих только атомы металлов, - поясняет один из авторов статьи Татьяна Ахметшина. – Для лучшего понимания взаимосвязи структура-свойства химики описывают сложные соединения в терминах различных структурных единиц: координационных полиэдров, атомных сеток, многоатомных кластеров. Мы предложили более универсальный метод описания – нанокластерный анализ структур, а также показали, что все вышеперечисленные способы описания могут быть автоматизированы если использовать разработанный в МНИЦТМ программный комплекс ToposPro».

Чтобы найти взаимосвязи и закономерности ученые МНИЦТМ анализируют огромный объем экспериментальных данных о твердых веществах. «Мы перебираем множество вариантов состава и строения материала при помощи наших программ, количество вариантов может достигать сотен тысяч, затем находим самые перспективные и уже потом передаем полученные данные на суперкомпьютер, - рассказывает о деталях процесса профессор Владислав Блатов. - В исследовании, опубликованном в Accounts of Chemical Research, мы показали, что наш подход может стать платформой для универсальной прогностической схемы, в рамках которой все структурные единицы могут быть использованы для прогнозирования новых материалов. С помощью этого подхода в сотрудничестве с университетом Генуи (Италия) мы уже получили новые интерметаллиды – эта работа сейчас готовится к публикации».

Наука приближается к эпохе, когда новые материалы будут создавать сначала на суперкомпьютере, а уже потом в экспериментальных лабораториях, подчеркивает профессор. Для интерметаллидов, которые активно используются в промышленности, это более чем актуальный способ. Ведь, на синтезирование нового материала в лаборатории уходит несколько месяцев, тогда как рассчитать его свойства на суперкомпьютере можно всего за несколько дней.

Профессор Владислав Блатов также отмечает, что появление публикации в ведущем международном журнале свидетельствует о высокой оценке международного экспертного сообщества исследования МНИЦТМ: «Accounts of Chemical Research” отличается тем, что практически все статьи в нем являются приглашенными - журнал сам выбирает авторов из числа ведущих специалистов в данной области химии. Само приглашение еще не означает, что статья будет опубликована - ее уровень оценивают не менее трех международных экспертов. То, что такое приглашение было направлено нам, и то, что мы получили три прекрасных рецензии на статью - это признание достижений МНИЦТМ в исследовании структуры интерметаллидов».

Для справки

Журнал Американского химического общества Accounts of Chemical Research - один из самых цитируемых научных журналов мира в области химических наук. В 2016/2017 годах Импакт-фактор издания составил 20.268.

Интерметаллид - химическое соединение, состоящее из двух или более металлов. Интерметаллиды используются в качестве сверхпроводников и аккумуляторов. Кроме того, интерметаллиды входят в состав высокопрочных материалов, которые используются в защитных покрытиях, также их применяют для изготовления преобразователей тепловой энергии в механическую.