В России создали ресурс для анализа малоизученных веществ
Ученые Самарского политеха создали онлайн-сервис для поиска структур металлических соединений.
В его основе лежит оригинальный математический подход, который позволяет выявить новые закономерности в таком малоизученном классе веществ, как интерметаллиды, и прогнозировать свойства новых соединений металлов для высокотехнологичной промышленности.
Результаты исследования опубликованы в журнале Inorganic Chemistry.
Интерметаллиды – большой класс химических веществ, образованных в результате реакции между двумя и более металлами.
По словам ученых, они обладают очень сложным строением и прогнозированием их внутренней структуры занимаются многие научные группы во всем мире. Грань между интерметаллидами и сплавами очень тонка.
Формально интерметаллидами являются вещества определенного химического состава, которые получены при любом взаимодействии простых веществ-металлов таким образом, что образовалась новая, нехарактерная для исходных веществ кристаллическая структура.
Знакомым всем примером интерметаллида является латунь – соединение меди и цинка, в одном из вариантов которого на 5 атомов меди приходится 8 атомов цинка.
А вот сталь действительно является сплавом, поскольку в ее состав в разных количествах входит неметалл углерод.
Благодаря превосходным эксплуатационным свойствам интерметаллиды находят широкое применение при изготовлении узлов и обшивки самолетов, турбокомпрессоров и прокладок трубных коммуникаций, а также в высокотехнологичных отраслях – водородной энергетике, изготовлении микросхем и зубных имплантов.
На сегодняшний день описаны химические свойства и важнейшие физические характеристики более 20 тыс. интерметаллидов.
Научное сообщество давно пытается установить связь между кристаллической структурой этих веществ и их наблюдаемыми особенностями.
Выявление каких-либо закономерностей помогло бы развитию фундаментальной науки и созданию новых материалов для промышленности.
Ученые Самарского государственного технического университета (Самарского политеха) разработали программу, которая не только выявила закономерности в массивах данных об интерметаллидах, но и позволила прогнозировать структуру этих веществ в онлайн-режиме, сообщила одна из авторов разработки, старший научный сотрудник лаборатории кристаллохимии и дизайна кристаллов Международного научно-исследовательского центра по теоретическому материаловедению на базе Самарского политеха Ольга Блатова.
"Мы впервые обобщили данные по строению всех известных интерметаллидов. В первую очередь эти данные могут быть использованы и уже используются как справочная информация. На нашем интернет-ресурсе TopCryst мы опубликовали сервис поиска так называемых локальных атомных конфигураций – типичных фрагментов структур интерметаллидов (нанокластеров), которые упорядочены по способу их построения", – рассказала она.
По ее словам, сегодня библиотекой интерметаллидов пользуются более чем в 70 странах. Для упорядочения данных ученые использовали разработанные в СамГТУ методы автоматизированного топологического анализа ToposPro.
"ToposPro позволил нам исследовать такое большое количество структур интерметаллидов, среди которых были настоящие "монстры" – исключительно сложные объекты. В созданной нами базе данных собраны типичные фрагменты подобных сеток, выделенные в автоматическом режиме. Такую работу пока больше никто в мире проделать не может", – отметила Ольга Блатова.
Она сообщила, что огромный вклад в разработку онлайн-сервиса внесли магистранты Самарского политеха.
Планируется, что они будут принимать участие и в дальнейших исследованиях по поддержанию и расширению созданной базы данных, а также по выявлению новых закономерностей.
"В ближайшем будущем мы представим метод определения устойчивости заданной структуры интерметаллида, позволяющий более точно предсказывать возможности синтеза новых веществ и материалов этого класса", – рассказала сотрудник Самарского политеха.
Работа поддержана Российским научным фондом (проект № 22-23-00322).
Ссылка: https://ria.ru/20230705/nauka-1880937222.html