Computersimulatie van kristalstructuren USPEX
Computersimulatie van kristalstructuren USPEX.
De methode van computersimulatie van kristalstructuren USPEX maakt het mogelijk om de kristalstructuur van materialen onder willekeurige omstandigheden van druk en temperatuur te voorspellen, alleen op basis van kennis van de chemische samenstelling van het materiaal.
Computersimulatie van kristalstructuren USPEX
Computersimulatie van kristalstructuren USPEX:
Wetenschappers hebben zich ontwikkeld computermodellen van de kristalstructuren van verschillende materialen USPEX.
De methode van computersimulatie van kristalstructuren USPEX laat toe om de kristalstructuur te voorspellen van materialen onder willekeurige omstandigheden van druk en temperatuur alleen op basis van kennis van de chemische samenstelling van het materiaal (d.w.z. alleen op basis van kennis van de namen van chemische elementeningesloten in de materiaal), en ook om naar te zoeken materialen met de nodige fysieke (mechanisch, elektronisch) eigendommen.
USPEX-methode voorspelt kristalstructuren naast de gebruikelijke materialen en ook de structuur van de volgende materialen: nanodeeltjes, polymeren, oppervlakken, korrelgrenzen, 2D-kristallen, moleculaire kristallen (inclusief die met zeer complexe moleculen). Hij voorspelde ook de kristalstructuur van stabiele verbindingen, en metastabiel.
Voorspelling van kristalstructuren lost een belangrijk wetenschappelijk probleem van de zoektocht op van materialen met gewenste eigenschappen en bestudeer hun eigenschappen onder bepaalde temperatuur- en drukomstandigheden (d.w.z. onder omstandigheden van hoge en extreme temperaturen en drukken). Traditioneel, dit werd opgelost door een reeks tests en experimenten uit te voeren.
De USPEX-methode sluit verschillende lange en kostbare tests en experimenten uit om het noodzakelijke te vinden stof en structuur. Hiermee kunnen wetenschappers uw middelen en tijd aanzienlijk besparen.
De USPEX-methode wordt geïmplementeerd als een computerprogramma en een speciaal evolutionair algoritme, de essentie hiervan komt neer op het vinden van de meest stabiele structuur, d.w.z. voor de berekening van een dergelijke toestand die het laagst is energie. In het algoritme gebruikt USPEX de theorie van functionele dichtheid, wat het mogelijk maakt om te vereenvoudigen de berekeningen.
Evolutionaire benadering het algoritme USPEX omvat eerst het genereren van een klein aantal structuren en het berekenen van hun energie. Versies van de structuren met de hoogste energie (en daarom het minst stabiel) worden verwijderd uit verdere berekeningen. Structuren met de laagste energie (en daarom het meest stabiel) worden gebruikt om vergelijkbare structuren te genereren, die ook op dezelfde manier worden berekend. Tegelijkertijd genereert een willekeurig algoritme om door te gaan met zoeken een nieuwe structuur (d.w.z. nieuwe populaties) voor de juiste berekeningen. Dus, de cyclus van de zoekstructuur met de laagste energie wordt keer op keer herhaald, zolang de zoektaak mislukt.
Sinds de taak om de juiste structuur te vinden van materie vereist iteratie door miljarden en miljarden opties, en daarom tijdrovend en de traditionele algoritmen kunnen er niet tegen, het USPEX-algoritme op basis van een evolutionaire benadering, vind snel de gewenste optie.
Zo, wetenschappers die aanvankelijk de methode USPEX in 2014 werd theoretisch het bestaan voorspeld van een voorheen onbekende stabiele boorverbindingen en mangaan-boride van mangaan met de formule MnB3. In de toekomst, de aanwezigheid hiervan verbinding werd experimenteel bevestigd.
Links naar bronnen:
Hier zijn de links naar de bronnen:
https://uspex-team.org/ru/uspex/overview ; https://biomolecula.ru/articles/laboratoriia-kompiuternogo-dizaina-materialov-chto-mozhet-dat-uspex#source-1 .
Notitie: © Foto ,
