Simulación por computadora de estructuras cristalinas USPEX
Simulación por computadora de estructuras cristalinas USPEX.
El método de simulación por computadora de estructuras cristalinas USPEX permite predecir la estructura cristalina de materiales bajo condiciones arbitrarias de presión y temperatura solo sobre la base del conocimiento de la composición química del material..
Simulación por computadora de estructuras cristalinas USPEX
Simulación por computadora de estructuras cristalinas USPEX:
Los científicos han desarrollado modelos informáticos de las estructuras cristalinas de varios materiales USPEX.
El método de simulación por computadora de estructuras cristalinas USPEX permite predecir la estructura cristalina de materiales en condiciones arbitrarias de presión y temperatura solo sobre la base del conocimiento de la composición química del material (es decir. solo sobre la base del conocimiento de los nombres de elementos químicosincluido en el material), y también para buscar materiales con el físico necesario (mecánico, electrónico) propiedades.
El método USPEX predice estructuras cristalinas además de las habituales materiales y también la estructura de los siguientes materiales: nanopartículas, polímeros, superficies, los límites de grano, 2Cristales D, cristales moleculares (incluidos los que contienen moléculas muy complejas). También predijo la estructura cristalina de compuestos estables., y metaestable.
Predicción de estructuras cristalinas resuelve un importante problema científico de la búsqueda de materiales con las propiedades deseadas y estudiar sus propiedades bajo ciertas condiciones de temperatura y presión (es decir. en condiciones de temperaturas y presiones altas y extremas). Tradicionalmente, esto se resolvió realizando una serie de pruebas y experimentos.
El método USPEX excluye varias pruebas y experimentos largos y costosos para encontrar los sustancia y estructura. Permite a los científicos ahorrar significativamente sus recursos y tiempo..
El método USPEX se implementa como un programa de computadora y un algoritmo evolutivo especial, cuya esencia se reduce a encontrar la estructura más estable, es decir. al cálculo de tal estado de la materia que tiene el menor energía. En el algoritmo USPEX utiliza la teoría de la densidad funcional, que permite simplificar los cálculos.
Enfoque evolutivo el algoritmo USPEX implica primero la generación de un pequeño número de estructuras y el cálculo de sus energía. Versiones de las estructuras con mayor energía (y por tanto el menos estable) se eliminan de cálculos posteriores. Estructuras con el más bajo energía (y por lo tanto más estable) se utilizan para generar estructuras similares, que también se calculan de la misma manera. Al mismo tiempo, el algoritmo aleatorio para continuar la búsqueda genera una nueva estructura. (es decir. nuevas poblaciones) para los cálculos apropiados. Así, el ciclo de la estructura de búsqueda con el menor energía se repite una y otra vez siempre que la tarea de búsqueda falle.
Desde la tarea de encontrar la estructura adecuada de importancia requiere iterar a través de miles de millones de opciones, y, por lo tanto, requiere mucho tiempo y los algoritmos tradicionales no pueden hacer frente a él., el algoritmo USPEX basado en un enfoque evolutivo, encuentra rápidamente la opción deseada.
Entonces, científicos que inicialmente utilizaron el método USPEX en 2014 Teóricamente se predijo la existencia de compuestos de boro estable previamente desconocidos y manganeso - boruro de manganeso con la fórmula MnB3. En el futuro, la presencia de este compuesto fue confirmado experimentalmente.
Enlaces a fuentes:
Aquí están los enlaces a las fuentes.:
https://uspex-team.org/ru/uspex/overview ; https://biomolecula.ru/articles/laboratoriia-kompiuternogo-dizaina-materialov-chto-mozhet-dat-uspex#source-1 .
Nota: © Foto ,
