Datasimulering av krystallstrukturer USPEX
Datasimulering av krystallstrukturer USPEX.
Metoden for datasimulering av krystallstrukturer USPEX tillater en å forutsi krystallstrukturen til materialer under vilkårlige betingelser for trykk og temperatur bare på grunnlag av kunnskap om den kjemiske sammensetningen av materialet.
Datasimulering av krystallstrukturer USPEX
Datasimulering av krystallstrukturer USPEX:
Forskere har utviklet seg datamodeller av krystallstrukturene av forskjellige materialer USPEX.
Metoden for datasimulering av krystallstrukturer USPEX lar en forutsi krystallstrukturen av materialer under vilkårlige forhold med trykk og temperatur bare på grunnlag av kunnskap om den kjemiske sammensetningen av materialet (dvs. bare på grunnlag av kunnskap om navnene av kjemiske elementerinkludert i materiale), og også å søke etter materialer med den nødvendige fysiske (mekanisk, elektronisk) eiendommer.
USPEX-metoden forutsier krystallstrukturer i tillegg til det vanlige materialer og også strukturen til følgende materialer: nanopartikler, polymerer, overflater, korngrenser, 2D-krystaller, molekylære krystaller (inkludert de som inneholder veldig komplekse molekyler). Han forutsa også krystallstrukturen til stabile forbindelser, og metastabilt.
Forutsigelse av krystallstrukturer løser et viktig vitenskapelig problem ved søket av materialer med ønskede egenskaper og studer deres egenskaper under visse temperatur- og trykkforhold (dvs. under høye og ekstreme temperaturer og trykk). Tradisjonelt, dette ble løst ved å gjennomføre en serie tester og eksperimenter.
USPEX-metoden ekskluderer forskjellige lange og kostbare tester og eksperimenter for å finne det nødvendige substans og struktur. Det gjør det mulig for forskere å spare ressurser og tid betydelig.
USPEX-metoden er implementert som et dataprogram og en spesiell evolusjonsalgoritme, essensen av det koker ned til å finne den mest stabile strukturen, dvs. til beregningen av en slik tilstand av materie som har lavest energi. I algoritmen bruker USPEX teorien om tetthet funksjonell, som gjør det mulig å forenkle beregningene.
Evolusjonær tilnærming algoritmen USPEX involverer først generering av et lite antall strukturer og beregning av deres energi. Versjoner av konstruksjonene med høyest energi (og derfor den minst stabile) blir fjernet fra videre beregninger. Strukturer med lavest energi (og derfor mest stabile) brukes til å generere lignende strukturer, som også beregnes på samme måte. Samtidig genererer tilfeldig algoritme for å fortsette søket en ny struktur (dvs. nye populasjoner) for de aktuelle beregningene. Og dermed, syklusen til søkestrukturen med den laveste energi gjentas igjen og igjen så lenge søkeoppgaven mislykkes.
Siden oppgaven med å finne riktig struktur av materie krever iterering gjennom milliarder og milliarder alternativer, og derfor tidkrevende og de tradisjonelle algoritmene kan ikke takle det, USPEX-algoritmen basert på evolusjonær tilnærming, raskt finne ønsket alternativ.
Så, forskere brukte først metoden USPEX i 2014 ble teoretisk spådd eksistensen av en tidligere ukjent stabil borforbindelse og mangan - borid av mangan med formelen MnB3. I fremtiden, tilstedeværelsen av dette forbindelse ble bekreftet eksperimentelt.
Lenker til kilder:
Her er lenkene til kildene:
https://uspex-team.org/ru/uspex/overview ; https://biomolecula.ru/articles/laboratoriia-kompiuternogo-dizaina-materialov-chto-mozhet-dat-uspex#source-1 .
Merk: © Foto ,
