Открытие российских химиков в разы ускорит поиск новых "чудо-веществ"

© DepositphotosЭлектрон как частица и волнаЭлектрон как частица и волна
Подпишись на ежедневную рассылку РИА Наука

Спасибо за подписку

Пожалуйста, проверьте свой e-mail для подтверждения подписки

МОСКВА, 7 ноя – РИА Новости. Химики из МФТИ, "Сколтеха" и Самарского технического университета в разы ускорили работу революционного алгоритма USPEX, помогающего открывать сверхпроводники и причудливые соединения урана и редких металлов. Его новая версия была представлена в журнале Computer Physics Communications.

Золотые слитки
Химики из России открыли "невозможное" соединение золота
"При этих расчетах вы стартуете с такой точки, которая, скорее всего, включает область с оптимальным решением. Получается, что можно получить его сразу или найти что-то близко лежащее, а потом эволюционный механизм USPEX приведет вас к цели", — рассказывает Павел Бушланов из Сколковского технологического института, чьи слова передает пресс-служба вуза.

Химические свойства, структура и многие другие характеристики всех сложных и важных для человека молекул определяются тем, как взаимодействуют друг с другом их атомы, как устроены их электронные оболочки и как различные внешние факторы, 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 связано с тем, что сложность расчетов резко растет с добавлением каждого нового электрона, из-за чего свойства даже простых кристаллов и молекул почти невозможно просчитать даже при помощи самых мощных суперкомпьютеров.

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

Компьютерная модель молекулы невозможной соли NaCl3
Внеземные минералы: как российские химики раскрывают тайны планет

За последующие 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 других 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 пытается найти самые стабильные из них, используя своеобразный виртуальный аналог эволюционных процессов, "скрещивая" подобные комбинации атомов.

Дрель
Химики из России придумали уникальный сверхтвердый материал

Подобный подход, как отмечает Бушланов, позволяет очень резко ускорить просчет свойств этих материалов, однако его можно заметно ускорить, если повысить качество самых первых случайно созданных 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 обратили внимание на то, что все существующие в природе кристаллы и молекулы устроены далеко не случайно. Как недавно выяснили российские химики, существует набор из нескольких тысяч возможных способов организации атомов, определяющий структуру всех 200 тысяч неорганических соединений, известных науке. 

Модель гелида натрия
Российские химики открыли первое "настоящее" соединение гелия

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 алгоритм использовать только подобные варианты 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 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 поведение веществ, находящихся на грани стабильности.


РИА Наука
Наверх
Авторизация
He правильное имя пользователя или пароль
Войти через социальные сети
Регистрация
E-mail
Пароль
Подтверждение пароля
Введите код с картинки
He правильное имя пользователя или пароль
* Все поля обязательны к заполнению
Восстановление пароля
E-mail
Инструкции для восстановления пароля высланы на
Смена региона
Идет загрузка...
Произошла ошибка... Повторить
правила комментирования материалов

Регистрация пользователя в сервисе РИА Клуб на сайте Ria.Ru и авторизация на других сайтах медиагруппы МИА «Россия сегодня» при помощи аккаунта или аккаунтов пользователя в социальных сетях обозначает согласие с данными правилами.

Пользователь обязуется своими действиями не нарушать действующее законодательство Российской Федерации.

Пользователь обязуется высказываться уважительно по отношению к другим участникам дискуссии, читателям и лицам, фигурирующим в материалах.

Публикуются комментарии только на тех языках, на которых представлено основное содержание материала, под которым пользователь размещает комментарий.

На сайтах медиагруппы МИА «Россия сегодня» может осуществляться редактирование комментариев, в том числе и предварительное. Это означает, что модератор проверяет соответствие комментариев данным правилам после того, как комментарий был опубликован автором и стал доступен другим пользователям, а также до того, как комментарий стал доступен другим пользователям.

Комментарий пользователя будет удален, если он:

  • не соответствует тематике страницы;
  • пропагандирует ненависть, дискриминацию по расовому, этническому, половому, религиозному, социальному признакам, ущемляет права меньшинств;
  • нарушает права несовершеннолетних, причиняет им вред в любой форме;
  • содержит идеи экстремистского и террористического характера, призывает к насильственному изменению конституционного строя Российской Федерации;
  • содержит оскорбления, угрозы в адрес других пользователей, конкретных лиц или организаций, порочит честь и достоинство или подрывает их деловую репутацию;
  • содержит оскорбления или сообщения, выражающие неуважение в адрес МИА «Россия сегодня» или сотрудников агентства;
  • нарушает неприкосновенность частной жизни, распространяет персональные данные третьих лиц без их согласия, раскрывает тайну переписки;
  • содержит ссылки на сцены насилия, жестокого обращения с животными;
  • содержит информацию о способах суицида, подстрекает к самоубийству;
  • преследует коммерческие цели, содержит ненадлежащую рекламу, незаконную политическую рекламу или ссылки на другие сетевые ресурсы, содержащие такую информацию;
  • имеет непристойное содержание, содержит нецензурную лексику и её производные, а также намёки на употребление лексических единиц, подпадающих под это определение;
  • содержит спам, рекламирует распространение спама, сервисы массовой рассылки сообщений и ресурсы для заработка в интернете;
  • рекламирует употребление наркотических/психотропных препаратов, содержит информацию об их изготовлении и употреблении;
  • содержит ссылки на вирусы и вредоносное программное обеспечение;
  • является частью акции, при которой поступает большое количество комментариев с идентичным или схожим содержанием («флешмоб»);
  • автор злоупотребляет написанием большого количества малосодержательных сообщений, или смысл текста трудно либо невозможно уловить («флуд»);
  • автор нарушает сетевой этикет, проявляя формы агрессивного, издевательского и оскорбительного поведения («троллинг»);
  • автор проявляет неуважение к русскому языку, текст написан по-русски с использованием латиницы, целиком или преимущественно набран заглавными буквами или не разбит на предложения.

Пожалуйста, пишите грамотно — комментарии, в которых проявляется пренебрежение правилами и нормами русского языка, могут блокироваться вне зависимости от содержания.

Администрация имеет право без предупреждения заблокировать пользователю доступ к странице в случае систематического нарушения или однократного грубого нарушения участником правил комментирования.

Пользователь может инициировать восстановление своего доступа, написав письмо на адрес электронной почты moderator@rian.ru

В письме должны быть указаны:

  • Тема – восстановление доступа
  • Логин пользователя
  • Объяснения причин действий, которые были нарушением вышеперечисленных правил и повлекли за собой блокировку.

Если модераторы сочтут возможным восстановление доступа, то это будет сделано.

В случае повторного нарушения правил и повторной блокировки доступ пользователю не может быть восстановлен, блокировка в таком случае является полной.

Чтобы связаться с командой модераторов, используйте адрес электронной почты moderator@rian.ru или воспользуйтесь формой обратной связи.

Заявка на размещение пресс-релиза
Компания
Контактное лицо
Контактный телефон или E-mail
Комментарий
Введите код с картинки
Все поля обязательны к заполнению. Услуга предоставляется на коммерческой основе.
Заявка успешно отправлена