Важные новости

Сaмaрскиe учeныe сoвмeстнo с зaрубeжными кoллeгaми рaзрaбoтaли унивeрсaльный мeтoд, пoзвoляющий мoдeлирoвaть рoст кристaлличeскиx вeщeств рaзличнoй прирoды. Oни прeдлoжили рaссмaтривaть прoцeсс рoстa кристaллa кaк сбoрку изо oтдeльныx дeтaлeй, кaждaя изо кoтoрыx крeпится в oпрeдeлeннoм мeстe конструкции. Данный подход позволил предсказывать форму кристаллов, особенности их структуры и наличествование дефектов в зависимости от внешней среды. Публикация опубликована в журнале Chemical Science. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда (РНФ).

Кристаллические вещества многократно используются в современных технологиях — квантовой и полупроводниковой электронике и оптике, инфракрасной и вычислительной технике, быть создании новых материалов и в других областях. С усложнением техники повышаются спрос к свойствам кристаллов (все паче сложный химический состав, безрыбье примесей и дефектов в структуре, определенная патрица и так далее). Эти габариты можно контролировать, изменяя внешние атмосфера, в которых растут кристаллы — разницу температур, концентрация и состав раствора или расплава, форму затравки, получай которой начинается кристаллизация. Предсказать характеристики будущего кристалла поможет построение ученых из Самарского национального исследовательского университета имени академика С. П. Царица и их коллег из Манчестерского университета.

Исследователи разработали программный дейтаграмма, который позволяет моделировать интенсификация, дефекты и особенности строения кристаллов различной природы. Результаты моделирования воспроизводили форму, размер, дефекты разного будто и мельчайшие детали структуры поверхности опытно выращенных кристаллов, наблюдаемых учеными. Кулек программ и реализованные в нем методы способны много значит упростить поиск оптимальных условий, рядом которых получатся кристаллы с заданными физическими свойствами. Впереди самарские ученые предложили воссоздавать рост кристалла как процедура сборки Lego, когда объемные соединения атомов — полиэдры — прикрепляются в тетенька места, где это как никогда энергетически выгодно, в зависимости через уже сформированной структуры.

Диспетчер работает так: задается низкий исходный фрагмент структуры (начало), к которому случайным образом присоединяются новые строительные блоки. Черепок программы, написанная самарскими учеными, охватывает топологическую информацию и позволяет возговорить, в каком именно месте растущего кристалла, каким образом и какой-либо именно блок может присовокупиться. Как в Lego: эти детали подходят товарищ к другу, а эти — в отлучке. Дальше вступает в дело термодинамическая выпуск, которую создавали англичане. Блоки могут придаваться (рост кристалла) или, в обратном порядке, отсоединяться (растворение) с разной вероятностью, определяемой температурой, энергией взаимодействия блока и поверхности и концентрацией блоков в растворе. Меняя сии параметры, можно изучать, делать за скольких условия влияют на обострение кристалла. Дефекты, связанные с закономерным ростом структуры, или — или дислокации, задаются искусственно в исходной затравке, а там можно наблюдать за их развитием. Дефекты, возникающие независимо в процессе роста (например полости), получаются в результате моделирования естественным посредством, так как в программе заложена маза возникновения «сбоев» роста. Такая справка важна для практического использования: дефекты влияют точно негативно, так и позитивно получи физические свойства кристалла, а геоблема поверхности может обеспечивать определенные особенности материала: за примером далеко ходить не нужно, цеолиты за счет своей пористой структуры способны есть ионы металлов.

«Программа CrystalGrower, написанная английскими учеными, могла смоделировать кому только не лень кристалл, если известны строительные блоки, которые его составляют, а равно как способ их соединения. Же их программа ничего далеко не говорит о том, какие сие блоки для каждого конкретного вещества. Наши а подходы, реализованные в программе ToposPro, позволяют разложить каждый встречный и поперечный кристалл на эти строительные немногие и определить способ их соединения. Благо взять в качестве примера проектировщик Lego, англичане определили, ни дать ни взять можно соединять между на лицо детали конструктора, какие соединения будут прочными, а какие — в отлучке, но они не знали, какие детали нужно возьми, чтобы собрать конкретную моделирующее устройство. А мы определили, какие детали нужны, так чтобы собрать самолет, а какие – корабль», — пояснил знаток Владислав Блатов, руководитель проекта согласно гранту РНФ, доктор химических наук, бугор международного научно-исследовательского центра по части теоретическому материаловедению, профессор кафедры физической химии и хроматографии Самарского университета.

Вслед за последние несколько лет ученые усовершенствовали свою трафарет и распространили ее на новые классы веществ. Неотлагательно модель успешно работает в (видах неорганических ионных соединений (а именно хлорид натрия, он но поваренная соль), металл-органических координационных соединений, органических молекулярных кристаллов. В дальнейшем ученые планируют опробовать ее эффективность для металлов и сплавов.