Simulasi komputer struktur kristal USPEX
Simulasi komputer struktur kristal USPEX.
Metode simulasi komputer struktur kristal USPEX memungkinkan seseorang untuk memprediksi struktur kristal bahan dalam kondisi tekanan dan suhu yang berubah-ubah hanya berdasarkan pengetahuan tentang komposisi kimia bahan tersebut..
Simulasi komputer struktur kristal USPEX
Simulasi komputer struktur kristal USPEX:
Ilmuwan telah berkembang model komputer dari struktur kristal dari berbagai bahan USPEX.
Metode simulasi komputer struktur kristal USPEX memungkinkan seseorang untuk memprediksi struktur kristal bahan di bawah kondisi tekanan dan suhu yang sewenang-wenang hanya berdasarkan pengetahuan tentang komposisi kimiawi material (yaitu. hanya atas dasar pengetahuan tentang nama-nama unsur kimiatermasuk dalam bahan), dan juga untuk mencari bahan dengan fisik yang diperlukan (mekanis, elektronik) properti.
Metode USPEX memprediksi struktur kristal selain yang biasa bahan dan juga struktur bahan-bahan berikut: nanopartikel, polimer, permukaan, batas butir, 2Kristal-D, kristal molekuler (termasuk yang mengandung molekul yang sangat kompleks). Ia juga memprediksi struktur kristal senyawa stabil, dan metastabil.
Prediksi struktur kristal memecahkan masalah ilmiah penting dari pencarian bahan dengan sifat yang diinginkan dan pelajari sifatnya dalam kondisi suhu dan tekanan tertentu (yaitu. dalam kondisi suhu dan tekanan yang tinggi dan ekstrim). Secara tradisional, ini diselesaikan dengan melakukan serangkaian tes dan eksperimen.
Metode USPEX mengecualikan berbagai pengujian dan eksperimen yang panjang dan mahal untuk menemukan yang diperlukan zat dan struktur. Ini memungkinkan para ilmuwan untuk secara signifikan menghemat sumber daya dan waktu Anda.
Metode USPEX diimplementasikan sebagai program komputer dan algoritma evolusi khusus, intinya adalah menemukan struktur yang paling stabil, yaitu. untuk perhitungan materi yang memiliki kondisi terendah energi. Dalam algoritme USPEX menggunakan teori fungsi kerapatan, yang memungkinkan untuk menyederhanakan perhitungannya.
Pendekatan evolusioner algoritma USPEX pertama-tama melibatkan generasi sejumlah kecil struktur dan perhitungan mereka energi. Versi struktur dengan energi tertinggi (dan karena itu paling tidak stabil) dihapus dari perhitungan lebih lanjut. Struktur dengan yang terendah energi (dan karena itu paling stabil) digunakan untuk menghasilkan struktur serupa, yang juga dihitung dengan cara yang sama. Pada saat yang sama algoritma acak untuk melanjutkan pencarian menghasilkan struktur baru (yaitu. populasi baru) untuk kalkulasi yang sesuai. Jadi, siklus struktur pencarian dengan yang terendah energi diulangi lagi dan lagi selama tugas pencarian akan gagal.
Karena tugas menemukan struktur yang tepat materi membutuhkan pengulangan melalui miliaran dan miliaran opsi, dan karenanya memakan waktu dan algoritme tradisional tidak dapat mengatasinya, algoritma USPEX berdasarkan pendekatan evolusioner, dengan cepat menemukan opsi yang diinginkan.
Begitu, ilmuwan awalnya menggunakan metode USPEX in 2014 secara teoritis diprediksikan adanya senyawa boron stabil yang sebelumnya tidak diketahui mangan-borida mangan dengan rumus MnB3. Di masa depan, kehadiran ini senyawa dikonfirmasi secara eksperimental.
Tautan ke sumber:
Berikut tautan ke sumbernya:
https://uspex-team.org/ru/uspex/overview ; https://biomolecula.ru/articles/laboratoriia-kompiuternogo-dizaina-materialov-chto-mozhet-dat-uspex#source-1 .
Catatan: © Foto ,
