Podstatou hľadania najstabilnejšej štruktúry sa znižuje na výpočet takéhoto stavu látky, ktorá má najnižšiu energiu. Energia v tomto prípade závisí od elektromagnetickej interakcie jadier a elektrónov atómov, z ktorého študoval kryštál. Môže sa odhadnúť s pomocou kvantových mechanických výpočtov na základe zjednodušenej Schrödingerovej rovnice. Takže v algoritme USPEX teória funkcie hustotyktorý bol vyvinutý v druhej polovici minulého storočia. Jeho hlavným cieľom je zjednodušiť výpočty elektronickej štruktúry molekúl a kryštálov. Teória vám umožňuje nahradiť funkciu multitelektronickej vlny elektronickej hustoty, pričom zostane formálne presné (ale v skutočnosti sa aproximácia ukáže, že je nevyhnutné). V praxi to vedie k zníženiu zložitosti výpočtov a v dôsledku toho, že sa na nich bude vynaložiť. Preto sa kvantové mechanické výpočty kombinujú s evolučným algoritmom v USPEX (obr. 2). Ako funguje evolučná algoritmus?
Je možné hľadať štruktúry s najnižšou energiou: náhodne umiestniť atómy voči sebe navzájom a analyzovať každý taký stav. Ale pretože počet možností je obrovský (aj keď atómy sú len 10, potom sa možnosti ich umiestnenia voči sebe bude približne 100 miliárd), potom by výpočet mal príliš veľa času. Úspešnosť vedcov sa preto podarilo dosiahnuť až po rozvoji viac mazanej metódy. Algoritmus USPEX je založený na evolučnom prístupe (obr. 2). Po prvé, malom počte štruktúr je náhodne generovaný a ich energia sa vypočíta. Možnosti s najvyššou energiou, to znamená, že je najmenej stabilný, systém sa odstráni a od najstabilnejšie vytvára podobnú a vypočítava. Zároveň náhodne počítač naďalej vytvára nové štruktúry na udržanie rozmanitosti obyvateľstva, ktorá je neoddeliteľnou podmienkou pre úspešnú evolúciu.
Problém predpovedania kryštalických štruktúr teda pomohol logike z biológie. Je ťažké povedať, že v tomto systéme je gén, pretože nové štruktúry sa môžu líšiť od svojich predchodcov s veľmi odlišnými parametrami. Najviac prispôsobené podmienkam výberu "Jednotlivci" opúšťajú potomstvo, že algoritmus, učenie sa jeho chýb, maximalizuje šance na úspech v nasledujúcom pokuse. Systém celkom rýchlo nájde variant s najnižšou energiou a účinne vypočíta situáciu, keď štruktúrna jednotka (bunka) obsahuje desiatky a dokonca aj prvé sto atómov, zatiaľ čo predchádzajúce algoritmy sa nemohli vyrovnať s desiatimi.
Jedným z nových úloh, ktoré sú umiestnené pred USPEX v MiPT, je predikcia terciárnej štruktúry proteínov podľa ich aminokyselinovej sekvencie. Tento problém modernej molekulárnej biológie patrí medzi kľúč. Všeobecne platí, že pred vedcami je úloha veľmi ťažká aj preto, že je ťažké vypočítať energiu pre takúto zložitú molekulu ako proteín, ťažký. Podľa Artem OGANOVA je jeho algoritmus už schopný predpovedať štruktúru peptidov asi 40 aminokyselín.
Video 2. Polyméry a biopolyméry. Aké látky sa týkajú polymérov? Aká je štruktúra polyméru? Ako bežné je použitie polymérnych materiálov? O tom hovorí profesor, PhD v kryštalografie Artem Oganane.
V jednom z jeho vedeckých a populárnych Artem OGANOV (Obr. 3) opisuje USPEX nasledovne:
"Tu je obrazový príklad pre preukázanie spoločnej myšlienky. Predstavte si, že musíte nájsť najvyššiu horu na povrchu neznámej planéty, na ktorej vládne kompletná tma. Aby bolo možné ušetriť zdroje, je dôležité pochopiť, že nemusíme nie je úplná mapa pomoci, ale len jeho najvyšší bod.
Obrázok 3. Artem Romavich Yoganov
Pozemok na planéte malé pristátie BioBOTOT, posielame ich jeden po druhom na svojom okolí. Pokyn, ktorý každý robot musí vykonať, je prejsť povrch proti silám gravitačnej príťažlivosti a v dôsledku dosiahnutia vrchov najbližšieho kopca, ktorých súradnice, ktorému musia informovať o orbitálnej základni. Nemáme žiadne finančné prostriedky na veľký výskum, a pravdepodobnosť, že jeden z robotov okamžite zaujme najvyššie hory, extrémne malé. Preto je potrebné uplatniť dobre známy princíp ruskej vojenskej vedy: "Lepšie nie podľa čísla a schopnosť", ktorý je tu realizovaný vo forme evolučného prístupu. Tlmenie najbližšieho suseda, roboty sa stretávajú a reprodukujú takhle, usporiadajú ich pozdĺž čiary medzi "ich" vrcholmi. Potomstvo BiReobots pokračuje v vykonaní rovnakých pokynov: sa pohybujú smerom k zvýšeniu reliéfu, skúmanie regiónu medzi dvoma vrcholmi svojich "rodičov". Títo "jedinci", ktoré prišli vo vrcholoch pod priemernou úrovňou, reagujú (toto je vybraté) a pristátie náhodne (to simuluje udržiavanie "genetickej diverzity" populácie) ".
Ako odhadnúť chybu, s ktorou pracuje USPEX? Môžete si vziať úlohu s predvedenou správnou odpoveďou a rozhodnite sa 100-krát s 100 krát s pomocou algoritmu. Ak sa získa správna odpoveď v 99 prípadoch, pravdepodobnosť chyby výpočtu bude 1%. Typicky sa správne predpovede získajú s pravdepodobnosťou 98-99%, keď je počet atómov v elementárnej bunke 40 kusov.
Evolučný algoritmus USPEX viedol k mnohým zaujímavým objavom a dokonca aj k rozvoju novej liečebnej formy lekárskeho lieku, ktorý bude diskutovaný nižšie. Zaujímalo by ma, čo bude, keď sa objavia nová generácia superpočítačov? Zmena krištáľového konštrukčného predikčného algoritmu? Niektorí vedci sa napríklad zaoberajú vývojom kvantových počítačov. V budúcnosti budú oveľa efektívnejšie ako najpokročilejšie moderné. Podľa Artem Oganova, evolučné algoritmy opustia vedúcu pozíciu, ale začne pracovať rýchlejšie.
Uspex sa ukázal ako algoritmus nielen efektívny, ale aj multifunkčný. V súčasnosti sa pod vedením ARTEM OGANOVA, sa uskutočňuje veľa vedeckých dokumentov v rôznych smeroch. Niektoré z najnovších projektov sa pokúšajú o simuláciu nových termoelektrických materiálov a predikciu štruktúry proteínov.
"Máme niekoľko projektov, jeden z nich je štúdium s nízkou rozmermi, ako sú nanočastice, povrchové plochy, Ďalšou je štúdium chemikálií pri vysokom tlaku. Existuje ďalší zaujímavý projekt spojený s predikciou nových termoelektrických materiálov. Teraz už vieme, že úprava spôsobu predikcie kryštálových štruktúr, ktoré sme vymysleli, termoelektrické úlohy fungujú efektívne. V súčasnosti sme pripravení na veľký blbec, výsledkom toho, ktorý by mal byť objav nových termoelektrických materiálov. Je už jasné, že metóda, ktorú sme vytvorili pre termoelektrikov, je veľmi silný, vynaložené testy sú úspešné. A my sme plne pripravení hľadať nové materiály. Zaoberáme sa aj predikciou a štúdiom nových vysokoteplotných supravodičov. Žiadame otázku predpovedania štruktúry proteínov. Je to pre nás a veľmi zvedavá. "
Zaujímavé je, že USPEX už využil aj liek: "Okrem toho vyvíjame nové lieky. Najmä sme boli predpovedané, bol získaný nový liek bol získaný a patentovaný, - hovorí A.R. Jóga. - Toto je hydrát 4-aminopyridín, liek z roztrúsenej sklerózy ".
Hovoríme o nedávno patentovanom laboratóriu počítačových konštrukčných materiálov podľa Valery Rosizen (obr. 4), Anastasia Naumova a Artem Ogana, čo umožňuje symptomaticky liečiť roztrúsenú sklerózu. Patent vonku, ktorý pomôže znížiť cenu lieku. Roztopená skleróza je chronické autoimunitné ochorenie, to znamená, že jedna z týchto patológií, keď vlastný imunitný systém poškodzuje vlastníkovi. Zároveň je poškodený myelínový plášť nervových vlákien, ktorý normálne vykonáva elektricky izolačnú funkciu. Je veľmi dôležité pre normálnu prevádzku neurónov: prúd na rast nervových buniek pokrytých myelínom sa uskutočňuje 5-10 krát rýchlejšie ako na odkryté. Preto roztrúsená skleróza vedie k porušeniu v práci nervového systému.
Koreňové príčiny výskytu roztrúsenej sklerózy zostávajú úplne nevyžiadané. Snažia sa im porozumieť v mnohých laboratóriách na svete. V Rusku sa to zaoberá laboratóriom biokatalzy v Ústave bioorganickej chémie.
Obrázok 4. Valery ROIZEN - jeden z autorov patentu na liek od sklerózy, Zamestnanec laboratória počítačových dizajnových materiálov, vyvíjanie nových dávkových foriem lekárskych liekov a aktívne zapojené do popularizácie vedy.
Video 3. Vedecká a populárna prednáška Valery Rosizen "Lahodné kryštály". Dozviete sa o princípoch práce liekov, o dôležitosti formy poskytovania lieku do ľudského tela a o Evil Twin Brother Aspirin.
Skoršie, 4-aminopyridín v klinike už bol použitý, ale vedci sa podarilo zmeniť chemické zloženie, zlepšiť absorpciu tohto lieku do krvi. Získali hydrát 4-aminopyridínový kryštál (obr. 5) so stechiometrickou 1: 5. V tejto forme bol samotný liek patentovaný a spôsob jeho získania. Látka zlepšuje emisie neurotransmiterov v neuromuskulárnych synapses, čo uľahčuje pohodu pacientov s roztrúsenou sklerózou. Stojí za zmienku, že takýto mechanizmus znamená liečbu symptómov, ale nie samotný samotný ochorenie. Okrem biologickej dostupnosti je hlavným momentom v novom vývoji nasledovné: Vzhľadom k tomu, že bolo možné "uzatvárať" 4-aminopyridín v kryštáli, stal sa pohodlnejším na použitie v medicíne. Kryštalické látky sú relatívne ľahko získané v čistenej a homogénnej forme a sloboda lieku z potenciálne škodlivých nečistôt je jedným z kľúčových kritérií pre dobrý liek.
Ako je uvedené vyššie, USPEX vám umožňuje nájsť nové chemické štruktúry. Ukazuje sa, že aj "zvyčajný" uhlík má svoje vlastné hádanky. Uhlík je veľmi zaujímavý chemický prvok, pretože tvorí rozsiahly súbor konštrukcií, od superhardovej dielektriky, končiacich mäkkými polovodičmi a dokoncami supravodičmi. K prvého môže zahŕňať diamant a Lansdalet, na druhý grafit, na tretiu - niektoré fullény pri nízkych teplotách. Napriek širokej škále známych uhlíkových foriem sa vedci pod vedením Artem Oganova podarilo otvoriť zásadne novú štruktúru: nebolo predtým známe, že uhlík môže tvoriť komplexy v type "majiteľa hosťa" (obr. 6). Práca sa zúčastnila práce laboratória počítačového dizajnu materiálov (obr. 7).
Obrázok 7. OLEG VELARY, AGLIENT STUMENT MFTI MFTI, Zamestnanec laboratória počítačových konštrukčných materiálov a jedného z autorov otvorenej uhlíkovej štruktúry. Vo svojom voľnom čase sa OLEG zaoberá popularizáciou vedy: jeho články možno nájsť v publikáciách "Cat Schredinger", "pre vedu", strf.ru, "Rosatom". Okrem toho, Oleg - víťaz Moskvy Veda Slam. A účastník televíznej show "inteligentný".
Interakcia "majiteľa hosťa" sa prejavuje napríklad v komplexoch, ktoré sa skladajú z molekúl, ktoré sú pripojené k neinirulentné pripojenia. To znamená, že určitý atóm / molekuly zaberá určité miesto v kryštálovej mriežke, ale nevytvára kovalentné spojenie s okolitými zlúčeninami. Takéto správanie je rozšírené medzi biologickými molekulami, ktoré sa navzájom viažu, tvoria trvanlivé a veľké komplexy, ktoré vykonávajú rôzne funkcie v našom organizme. Všeobecne platí, že vzhľadom na zlúčeninu pozostávajúcu z dvoch typov konštrukčných prvkov. Pre látky vytvorené len uhlíkom neboli takéto formuláre známe. Vedci zverejnili svoj objav v roku 2014, rozšírila naše znalosti o vlastnostiach a správaní 14. skupiny chemických prvkov všeobecne (obr. 8). Treba poznamenať, že v otvorenej forme uhlíka sa medzi atómami vytvoria kovalentné väzby. Hovoríme o type majiteľa hostiteľa prichádza v dôsledku prítomnosti dobre vyslovených dvoch typov atómov uhlíka, ktoré majú úplne iné štrukturálne prostredie.
V laboratóriu počítačových konštrukčných materiálov sa študujú, ktoré látky budú stabilné pri vysokých tlakoch. To je, ako hlava laboratória tvrdí záujem o takýto výskum: "Študujeme materiály pod vysokým tlakom, najmä nová chémia, ktorá sa objavuje za takýchto podmienok. Ide o veľmi nezvyčajnú chémiu, ktorá sa nezapadá do pravidiel tradičných. Znalosti získané na nových spojoch povedú k pochopeniu toho, čo sa deje v planétach. Pretože tieto nezvyčajné chemikálie sa môžu ukázať ako veľmi dôležité materiály planetárnych podloží. " Je ťažké predpovedať, ako sa majú vysokotlakové látky správať: väčšina chemických pravidiel prestať pracovať, pretože tieto podmienky sú veľmi odlišné od obvyklého. Je však potrebné to pochopiť, ak chceme vedieť, ako je vesmír usporiadaný. Podiel leva na Baryonovej látke vesmíru je presne vysoký tlak vo vnútri planét, hviezd, satelitov. Prekvapivo je to stále len veľmi málo o svojej chémii.
Nová chémia, ktorá je implementovaná pri vysokom tlaku v laboratóriu počítačových dizajnových materiálov MFTI štúdií PhD (titul podobný kandidátovi vedy) Gabriele Saleh (Gabriele Saleh):
"Som chemik, a mám záujem o chémiu pri vysokých tlakoch. Prečo? Pretože máme pravidlá chémie, ktoré boli formulované pred 100 rokmi, ale nedávno sa ukázalo, že prestanú pracovať pri vysokých tlakoch. A je to veľmi zaujímavé! Vyzerá to ako Mesiac Park: Existuje fenomén, ktorý nikto nemôže vysvetliť; Preskúmajte nový fenomén a pokúste sa pochopiť, prečo sa to deje - je to veľmi zaujímavé. Začali sme konverzáciu so zásadnými vecami. V reálnom svete však existuje vysoký tlak. Samozrejme, nie v tejto miestnosti, ale vo vnútri Zeme a na iných planétach " .
Keďže som chemik, mám záujem o vysokotlakovú chémiu. Prečo? Pretože boli chemické pravidlá boli vytvorené pred sto rokmi, ale nedávno sa zistilo, že tieto pravidlá sa rozpadnú pri vysokom tlaku. A je to veľmi zaujímavé! To je ako loonopark, pretože máte fenomén, ktorý nikto nemôže racionalizovať. Je zaujímavé študovať nový fenomén a pokúsiť sa pochopiť, prečo sa to stalo. Začali sme zo základného hľadiska. Existujú však tieto vysoké tlaky. Nie v tejto miestnosti, ale vo vnútri uší a v iných planétach.
Obrázok 9. Kyselina koalík (H2C03) je stabilná štruktúra pod tlakom. V Inset zhora Ukázalo sa, že spolu osí C. Tvoria polymérne štruktúry. Štúdium systému uhlík-oxygen-vodík v rámci vysokých tlakov je veľmi dôležitá na pochopenie toho, ako sú planéty usporiadané. H20 (voda) a CH4 (metán) sú hlavné zložky niektorých obrovských planét - napríklad Neptún a uránu, kde tlak môže dosiahnuť stovky GPA. Veľké ľadové satelity (Gamornad, Callisti, Titan) a komét tiež obsahujú vodu, metán a oxid uhličitý, ktorý sa aplikuje na niekoľko GPA.
Gabriele nám povedal o svojej novej práci, ktorá bola nedávno prijatá na uverejnenie:
"Niekedy ste zapojení do základnej vedy, ale potom zistíte priamu aplikáciu získaných poznatkov. Napríklad sme nedávno poslali článok na publikovanie, v ktorom opisujeme výsledky vyhľadávania pre všetky stabilné zlúčeniny získané z uhlíka, vodíka a kyslíka pri vysokom tlaku. Našli sme jeden, stabilný pri veľmi nízkych tlakoch, ako je 1 GPA A boli to koalické kyseliny H2CO3 (Obr. 9). Študoval som astrofyziku literatúru a zistil, že satelity z CAYMED a CALLISTO [Satelity Jupiter] pozostávajú z vody a oxidu uhličitého: z molekúl tvoriacich kyselinu sakoalu. Uvedomili sme sa teda, že náš objav naznačuje tvorbu kyseliny uhličitej. To je to, čo som povedal: Všetko sa začalo so základnou vede a skončila niečím dôležitým pre štúdium satelitov a planét " .
Všimnite si, že takýto tlak sa ukáže, že je nízka na tých, ktoré v zásade možno nájsť vo vesmíre, ale vysoké v porovnaní s tými, ktorí konajú na nás na povrchu Zeme.
Takže niekedy študujete niečo pre fundamentálne vedu, ale potom zistíte, že má správnu aplikáciu. Napríklad sme práve predložili papier, v ktorom sme vzali uhlík, vodík, kyslík pri vysokom tlaku a snažili sme sa hľadať všetky stabilné zlúčeniny. Našli sme, že bola kyselina uhličitá a bola stabilná pri veľmi nízkom tlaku ako jeden gigapascal. Preskúmala som astrofyziku literatúru a objavil: existujú satelity, ako napríklad Ganymede alebo Calisto. Nachádza sa tuxidom uhlíka a voda. Molekuly, ktoré tvoria túto kyselinu uhličitú. Uvedomili sme si, že tento objav znamená, že pravdepodobne by bola kyselina uhličitá. To je to, čo tým myslím, že začal pre zásadné a objavovanie niečoho, čo sa vzťahuje na planétové vedy.
Ďalším príkladom nezvyčajnej chémie, ktorá môže byť prinášaná dobre známa varná soľ, NaCl. Ukazuje sa, že ak môžete vytvoriť tlak 350 GPA vo vašej soľ, potom získate nové pripojenia. V roku 2013 pod smerom A.R. Oganova sa ukázalo, že ak by to bol vysoký tlak na NaCl, nezvyčajné zlúčeniny sa stanú stabilným - napríklad NaCl 7 (obr. 10) a Na3CI. Zaujímavé je, že mnohé otvorené látky sú kovy. Gabiel Saleh a Artem Oganov pokračoval v priekopníckych prácach, ktorá ukázala exotické správanie chloridov sodných pri vysokom tlaku a vyvinuli teoretický model, ktorý sa môže použiť na predpovedanie vlastností zlúčenín alkalických kovov s halogénmi.
Poručili pravidlá, ktoré tieto látky podliehajú takýmto neobvyklým podmienkam. Použitie algoritmu USPEX, niekoľko zlúčenín vzorca A3 Y (A \u003d Li, Na, K; Y \u003d F, Cl, Br) boli teoreticky natlakované na 350 GPA. To viedlo k objavu chloridových iónov v oxidovanom stave -2. "Štandardná" chémia to zakazuje. V takýchto podmienkach sa môžu vytvoriť nové látky, napríklad s chemickým vzorcom Na4CI3.
Obrázok 10. Kryštalárna štruktúra konvenčnej soli NaCl ( vľavo) a nezvyčajná zlúčenina NaCl 7 ( napravo), stabilný pod tlakom.
Gabriele Saleh (obr. 11) hovoril o svojej štúdii zameranej na opis nových pravidiel chémie, čo by malo prediktívnu silu nielen za štandardných podmienok, ale opísal by správanie a vlastnosti látok pod vysokým tlakom (Obr. 12 ).
Obrázok 11. Gabriel Saleh (Gabriele Saleh)
"Dva alebo tri roky, profesor Yoganov zistil, že taká jednoduchá soľ, ako NACL, nie je taká jednoduchá: sodík a chlór môže tiež tvoriť ďalšie spojenia. Ale nikto nevedel, prečo. Vedci splnili výpočty, získali výsledky, ale zostali neznáme, prečo sa všetko stane, a nie inak. Keďže absolventská škola, študujem chemické spojenie a počas štúdie sa mi podarilo formulovať niektoré pravidlá, logicky vysvetliť, čo sa deje. Študoval som, ako sa elektróny správajú v takýchto zlúčenín, a prišli k všeobecným zákonom, ktoré sú z nich charakteristické pri vysokom tlaku. S cieľom skontrolovať, či sú tieto pravidlá ovocie mojej predstavivosti, alebo je to veľmi objektívne správne, predpokladal som štruktúru podobných pripojení - LiBR alebo NABR a podobnejšie. A skutočne - nasledujú všeobecné pravidlá. Ak ste stručne, videl som, že existuje nasledujúci trend: keď aplikujete tlak na takéto zlúčeniny, potom tvoria štruktúru dvojrozmerného kovu a potom - jednorozmerné. Potom za veľmi vysokým tlakom začína viac divokých vecí, pretože chlór v tomto prípade bude stupeň oxidácie -2. Všetci chemikov vedia, že chlór má stupeň oxidačnej -1, to je typický príklad z učebnice: sodík stráca elektrón a chlór ju berie. Preto sa získajú oxidačné čísla +1 a -1. Ale pod vysokým tlakom, všetko funguje zle. Ukázali sme, že s pomocou niektorých prístupov na analýzu chemických väzieb. Aj počas práce som hľadal špeciálnu literatúru, aby som pochopil, či už ktokoľvek považoval za takéto právnické osoby. A ukázalo sa, že áno, pozorované. Ak nie som sa mylne, bisputné sodík a niektoré ďalšie spojenia podliehajú opísaným pravidlám. Samozrejme, toto je len začiatok. Keď zverejníte nasledujúce práce na téme, naučíte sa, či náš model má skutočnú prediktívnu silu. Pretože je to presne to, čo hľadáme. Chceme opísať chemické zákony, ktoré by boli rešpektované pri vysokých tlakoch " .
Pred dvoma alebo tromi rokmi profesor Oganov zistil, že jednoduchá soľ NaCL pri vysokom tlaku nie je veľmi jednoduchá a ďalšie zlúčeniny budú tvoriť. Ale nikto nevie prečo. Urobili výpočtu Dostal výsledky, ale nemôžete povedať, kto sa to deje. Pretože počas môjho PhD I špecializuje sa na štúdium chemickej lepení, som skúmal tieto zlúčeniny a nájdem nejaké role na racionalizáciu toho, čo sa deje. Skúmal som, ako sa elektróny správajú v týchto zlúčeninách a prišli s niektorými pravidlami, ktoré tieto druhy zlúčenín budú nasledovať pri vysokom tlaku. Ak chcete skontrolovať, či boli moje pravidlá len moja predstavivosť alebo boli pravdivé, predpokladané nové štruktúry podobných zlúčenín. Napríklad LiBR alebo NABE a niektoré kombinácie. A áno, tieto pravidlá sa ukázali, že budú nasledovať. Stručne povedané, nenechajte sa veľmi špecialisticky, videl som, že existuje tendencia: keď ich stlačíte, tvoriť dvojrozmerné kovy, potom jednorozmernú štruktúru kovu. A potom na veľmi vysokom tlaku by sa stalo viac divokých, pretože CL v tomto prípade bude mať oxidačné číslo -2. Všetky najnižšie oxidačné číslo CL je -1, čo je typická učebnica Príklad: Sodík stráca. Takže máme +1 a -1 oxidačné čísla. Ale pri veľmi vysokom tlaku to nie je pravda. Ukázali sme to s niektorými prístupmi pre analýzu chemickej väzby. V tejto práci tiež trid, aby som sa pozrel na literatúru, aby zistil, či niekto videl tento druh pravidiel predtým. A áno, ukázalo sa, že tam boli nejaké. Ak sa nemýlim, na-BI a ďalšie zlúčeniny sa ukázali, že nasledujú tieto pravidlá. Samozrejme, že je to len východiskový bod. Ostatné dokumenty prídu a uvidíme, či tento model má skutočnú prediktívnu silu. Pretože toto hľadáme. Chceme načrtnúť chémiu, ktorá bude fungovať aj pre vysoký tlak.
Obrázok 12. Štruktúra látky s chemickým vzorcom Na4CI3, ktorý je vytvorený pri tlaku 125-170 GPAJasne dokazuje vzhľad "podivnej" chémie pod tlakom.
Napriek tomu, že algoritmus USPEX je charakterizovaný veľkou prediktívnou silou v rámci svojich úloh, teória si vždy vyžaduje experimentálne overenie. Laboratórium počítačových konštrukčných materiálov je teoretické, nasledujúce z jeho mena. Experimenty sa preto konajú v spolupráci s inými vedeckými skupinami. Študijná stratégia prijatá v laboratóriu Gabriel Saleh Komentáre takto: \\ t
"Nevykonávame experimenty - sme teoretikov. Ale často spolupracujeme s ľuďmi, ktorí to robia. V skutočnosti si myslím, že je to všeobecne ťažké. Dnes je veda úzko špecializovaná, takže nie je ľahké nájsť niekoho, kto je zapojený do druhého " .
Nerobíme experimenty, ale často spolupracujeme s niektorými ľuďmi, ktorí robia experimenty. Vlastne si myslím, že je to ťažké. V súčasnosti je veda veľmi špecializovaná, takže je ťažké nájsť niekoho, kto robí oboje.
Jedným z najjasnejších príkladov je predikcia priehľadného sodíka. V roku 2009 v časopise Príroda. Výsledky práce vykonávané v rámci vedenia Artem Oganovej boli publikované. V článku vedci opísali novú formu NA, v ktorej je transparentný nekovový, stáva sa dielektrickým tlakom. Prečo sa to deje? Je to spôsobené správnym spôsobom valenčných elektrónov: pod tlakom, sú posunuté v dutinách kryštálovej mriežky vytvorenej atómami sodného (obr. 13). Zároveň zmiznú kovové vlastnosti látky a zdajú sa vlastnosti dielektriky. Tlak 2 milióny atmosfér spôsobuje červenú sodný a 3 milióny - bezfarebné.
Obrázok 13. Pod tlakom sodíka je viac ako 3 milióny atmosfér. Blue Blossom Zobrazí sa kryštalická štruktúra atómov sodíka, oranžový - zväzky valenčných elektrónov v dutinách štruktúry.
Len málo ľudí verilo, že klasický kov mohol preukázať takéto správanie. V spolupráci s lekárom Mikhail Eremez sa však získali experimentálne údaje, ktoré plne potvrdili predikciu (obr. 14).
Obrázok 14. Fotografie vzorky NA získané kombináciou prechádzajúcich a odrazených osvetlení. Na vzorku bola aplikovaná iný tlak: 199 GPA (transparentná fáza), 156 GPA, 124 GPA a 120 GPA.
Artem Yoganov nám povedal, čo tvrdí, že na svojich zamestnancov
"Po prvé, musia mať dobré vzdelanie. Po druhé, byť pracovníci. Ak je muž lenivý, potom ho neberiem do práce, a ak ho zrazu vezmem, bude zneužitý. Niekoľko zamestnancov, ktorí boli leniví, inertné, amorfné, som práve vystrelil. A myslím, že je to absolútne správne a dobré aj pre osobu sám. Pretože ak osoba nie je na svojom mieste, nebude šťastný. Musí tam ísť, kde bude pracovať so svetlom, s nadšencami, s radosťou. A to je dobré pre laboratórium a dobré pre osobu. A títo chlapci, ktorí naozaj pracujú krásne, s blikaním, skutočnosť, že platíme dobrý plat, idú na konferenciu, píšu články, ktoré potom chodia do najlepších časopisov, budú v poriadku. Pretože sú na ich mieste a pretože laboratórium má dobré zdroje, aby ich podporili. To znamená, že chlapci nemusia myslieť na akvizíciu na prežitie. Môžu sa sústrediť na vedu, na ich obľúbenom podnikaní a úspešne sa s nimi zaoberať. Teraz sme sa objavili nejaké nové granty, a otvára príležitosť najať niekoľko ľudí. Súťaž je neustále. Po celý rok ľudia predkladajú žiadosti, beriem, samozrejme, nie všetky. ". (2016). 4-aminopyridínový kryštalizátor, spôsob získania farmaceutickej kompozície a spôsob liečby a / alebo prevencie na jeho základe. Fyz. Chem. Chem. Fyz. 18 , 2840–2849;
Publikujeme text prednášky prečítanej profesorom na University of New York, doplnkový profesor MSU, čestným profesorom Guilignovej univerzity Artem Ohanský 8 September 2012 v rámci cyklu "verejných prednášok" Polit.ru "na festivale pod holým nebomBookmarket. V umení parku "Museon".
"Polyant.ru verejné prednášky" sa konajú s podporou:
Som veľmi vďačný organizátorom tohto festivalu a "Polit.ru" pre pozvanie. Je to pre mňa veľká česť čítať túto prednášku; Dúfam, že vám bude zaujímavá.
Prednáška je priamo spojená s našou budúcnosťou, pretože naša budúcnosť je nemožná bez nových technológií, technológií týkajúcich sa našej kvality života, tu je iPad, tu je náš projektor, všetky naše elektronika, energeticky úsporné technológie, technológie, ktoré sa používajú na Vyčistite životné prostredie, technológie, ktoré sa používajú v medicíne a tak ďalej - to všetko závisí od trestnejnosti nových materiálov, nové technológie vyžadujú nové materiály, materiály s jedinečnými, špeciálnymi vlastnosťami. A ako sa tieto nové materiály môžu vyvinúť v laboratóriu, ale na počítači pôjde príbeh.
Prednáška sa nazýva: "Počítačový dizajn nových materiálov: sen alebo realita?". Ak to bol veľmi sen, prednáška by nedávala zmysel. Sny sú spravidla ako pravidlo, nie z oblasti reality. Na druhej strane, ak by už bola plne implementovaná, prednáška by tiež nemala zmysel, pretože nový druh metodiky, vrátane teoretického výpočtu, keď sú už plne vyvinuté, sa pohybujú z výkonu vedy v kategórii priemyselného rutinné problémy. V skutočnosti je táto oblasť úplne nová: Počítačový dizajn nových materiálov je niekde súčasný medzi sen - skutočnosť, že je to nemožné, čo snívame o voľnom čase - a realite, nie je až do konca dokončenej oblasti, ktorý je oblasť, ktorá práve vyvinula. A táto oblasť umožní v blízkej budúcnosti ustúpiť od tradičného spôsobu otvárania nových materiálov, laboratória a pokračovať v počítačových dizajnových materiáloch, bolo by to lacnejšie a rýchlejšie, v mnohých smeroch, ešte spoľahlivejšie. Ale ako to urobiť, poviem. To priamo súvisí s problémom predikcie, prognózy štruktúry látky, pretože štruktúra látky určuje jeho vlastnosti. Rôzne štruktúry tej istej látky, povedzme, uhlík, určuje superterald diamant a super-dimenzionálny grafit. Štruktúra v tomto prípade je všetko. Štruktúra látky.
Vo všeobecnosti oslavujeme stédiu prvých experimentov v tomto roku, čo umožnilo otvoriť štruktúru látky. Veľmi dávno, s dávnymi časmi, ľudia predložili hypotézu, že látka sa skladá z atómov. Zmienka o tom možno nájsť napríklad v Biblii, v rôznych indických epose, a pomerne podrobné odkazy na to možno vidieť z Democritu a Lucreta Kara. A prvú zmienku o tom, ako je táto látka usporiadaná, pretože táto látka pozostáva z týchto diskrétnych častíc, atómov, patria do Johanna Kepleru, veľkej matematiky, astronómovi a dokonca aj astrológom - v tej dobe Astrológia bola považovaná za vedu, bohužiaľ. Kepler vytiahol prvé obrázky, v ktorých vysvetlil šesťuholníkový tvar snehových vločiek a štruktúru ľadu navrhnutú Kepler, hoci sa líši od reality, v mnohých aspektoch je podobná. Napriek tomu, že hypotéza o atómovej štruktúre látky zostala hypotézou do 20. storočia, až do sto rokov, po prvýkrát, táto hypotéza nebola vedecky dokázaná. Ukázala sa o moju vedu, kryštalografiu, vedu relatívne nová, ktorá sa narodila v polovici 17. storočia, 1669 je oficiálnym dátumom narodenia kryštalografickej vedy, a vytvoril jej nádherný dánsky vedec Nikolai Wyton. V skutočnosti, jeho meno bolo Niels Szensen, on bol Dane, latinizovaný názov - Nikolai Wallon. Založil nielen kryštalografiu, ale niekoľko vedeckých disciplín a formuloval prvý zákon kryštalografie. Z tohto času, kryštalografia na trajektórii rozlúčky začala svoj vývoj.
Nikolai Stenon mal jedinečnú biografiu. Stal sa nielen zakladateľom niekoľkých vied, ale tiež zaradil tvár svätého katolíckej cirkvi. Kryštalografón bol tiež najväčším nemeckým básnikom Goethe. A Goethe patrí k citácii, že kryštalografia je neproduktívna, existuje vo vnútri a vo všeobecnosti je táto veda úplne zbytočná, a nie je jasné, prečo je to potrebné, ale ako puzzle je veľmi zaujímavé, a kvôli tomu, že to priťahuje veľmi šikovný ľudí. Takže hovoril Goethe v populárnej preskočení, ktorú čítal niekde na Baden Resorts Bohatistom na voľnobežné dámy. Mimochodom, je tu minerál nazvaný na počesť Goethe, zmizne. Treba povedať, že v tom čase bola kryštalatografia skutočne úplne zbytočná veda, naozaj na úrovni niektorých matematických Sharadov a hádaniek. Ale čas prešiel a pred 100 rokmi, Crystalography vyšiel z kategórie takej vedy v sebe a stala sa vedami mimoriadne užitočná. Predchádzalo to veľká tragédia.
Opakujem, atómová štruktúra látky zostala hypotézou až do roku 1912. Veľký rakúsky fyzika Ludwig Boltzman postavil všetky svoje vedecké argumenty o tejto hypotéze o atómici látky a bol silne kritizovaný mnohými jeho protivníkmi: "Ako môžete vybudovať všetky svoje teórie na nespovedanej hypotéze?" Ludwig Boltzman pod vplyvom tejto kritiky, ako aj slabé zdravie, zaviazal sa v roku 1906. Onsel sám, bol na dovolenke s rodinou v Taliansku. Osvedčená atómová štruktúra látky bola len o 6 rokov neskôr. Takže ak bol trochu viac pacientom, vyskúšal by sa nad všetkými jeho oponentmi. Trpezlivosť niekedy znamená viac ako myseľ, trpezlivosť znamená viac ako aj génia. Takže - aké boli tieto experimenty? Tieto experimenty vyrábali Max Von Laue, presnejšie, jeho poslušní študenti. Max Von Laue sám nerobil takéto pokusy, ale myšlienka mu patrila. Myšlienkou bolo, že ak látka skutočne pozostáva z atómov, pokiaľ, ako sa predpokladaný Kepler, atómy boli postavené v kryštálovi pravidelným spôsobom, potom sa má pozorovať zvýšený fenomén. Krátko pred objavením röntgenových lúčov. Fyzika v tom čase už bola dobre zrejmé, že ak je radiačná vlnová dĺžka porovnateľná s dĺžkou periodicity - charakteristická dĺžka predmetu, v tomto prípade - kryštál, potom sa má pozorovať difrakčný fenomén. To znamená, že lúče budú cestovať nielen striktne v priamke, ale tiež sa odchýliť na úplne prísne určité uhly. Preto by sa kryštál mal pozorovať úplne špeciálny obraz rôntgenovej difrakcie. Bolo známe, že vlnová dĺžka röntgenového žiarenia by mala byť podobná veľkosti atómov, ak existujú atómy, boli vykonané odhady veľkosti atómov. Ak je teda atómová hypotéza štruktúry látky správna, je potrebné pozorovať difrakciu X-lúčov kryštálov. Čo by mohlo byť jednoduchšie kontrolovať?
Jednoduchý nápad, jednoduchý experiment, pre ktorý o niečo viac ako za rok, Laue Dostal Nobelovu cenu vo fyzike. A môžeme sa pokúsiť stráviť tento experiment. Ale, bohužiaľ, teraz príliš svetlo, takže tento experiment môže pozorovať všetko. Ale možno to skúsime s jedným svedkom? Kto sem mohol prísť a pokúsiť sa pozorovať tento experiment?
Vidieť. Tu je laserový ukazovateľ, budeme ju svietiť - a čo sa tu stane? Nemáme röntgenové lúče, ale optický laser. A to nie je štruktúra kryštálu a jeho obraz nafúknuté o 10 tisíc krát: ale po tom všetkom je laserová vlnová dĺžka 10-krát vyššia ako vlnová dĺžka röntgenového žiarenia, a teda difrakčný stav je opäť vyrobený - Porovnateľnosť vlnovej dĺžky s obdobím krištáľovej mriežky. Tu sa pozeráme na objekt, v ktorom neexistuje žiadna pravidelná štruktúra, tekutina. Tu, Oleg, držať tento obrázok, a ja budem svietiť laser, priblížiť sa, obraz bude malý, pretože nemôžeme projektovať ... Pozrite sa, vidíte prsteň tu, vo vnútri - bod, ktorý charakterizuje priamy prechod lúč. Ale krúžok je difrakcia od anorganizovanej štruktúry tekutiny. Ak je kryštál pred nami, potom bude obraz úplne iný. Vidíte, máme veľa lúčov, ktoré sa odklonia na prísne určité uhly.
Oleg (dobrovoľník):Pravdepodobne preto, že viac atómov ...
Artyom Yoganov: Nie, vzhľadom k tomu, že atómy sú umiestnené striktne určitým spôsobom, môžeme pozorovať taký obraz difrakcie. Tento obrázok je veľmi symetrický a je to dôležité. Poďme nájsť oleg pre brilantne uskutočnený experiment, ktorý by priniesol Nobelovu cenu pred 100 rokmi.
Ďalej - v budúcom roku sa otec a syn bragga dozvedeli rozlúštiť difrakčné obrázky, určili kryštálové štruktúry. Prvé štruktúry boli veľmi jednoduché, ale teraz vďaka najnovším metodám, pre ktoré bola Nobelová cena udelená v roku 1985, je už možné dešifrovať už veľmi, veľmi zložité štruktúry na základe experimentu. Tu je experiment, ktorý I a OLEG reprodukoval. Tu je zdrojová štruktúra, existuje benzénová molekula a OLEG pozoroval takýto difrakčný obraz. Teraz, s pomocou experimentu, je možné rozlúštiť veľmi zložité štruktúry, najmä štruktúru kvázi, a na otvorenie kvázi, tento nový stav tuhej látky, v minulom roku bola podaná Nobel Chemistry Premium. Ako dynamická je táto oblasť, aké základné objavy sa vykonávajú v našom storočí! Štruktúra proteínov a iných biologicky aktívnych molekúl je tiež dekódovaná rôntgenovým učebným difrakciou, táto veľká kryštalografická metóda.
Takže vieme, že rôzne stavy látky: objednal kryštalický a kvasikryštalický, amorfný (neusporiadaný tuhý stav), ako aj kvapalný, plynný stav a rôzne polymérne stavy látky. Poznať štruktúru látky, môžete predpovedať mnoho a mnoho svojich vlastností a s veľkým stupňom spoľahlivosti. Tu je štruktúra kremičitanu horečnatého, typ Peovskite. Poznať približné pozície atómov, môžete predpovedať napríklad také pomerne náročné nehnuteľnosti, ako elastická konštanta - táto vlastnosť je opísaná podľa hodnosti Tensor s množstvom komponentu, a tento komplexný majetok môžete predpovedať s experimentálnou presnosťou, poznaním iba pozíciu atómov. A látka je dosť dôležitá, je 40% objemu našej planéty. Toto je najbežnejší materiál na Zemi. A teraz pochopiť vlastnosti tejto látky, ktorá existuje vo vysokej hĺbke, je možné, poznať iba umiestnenie atómov.
Chcel by som trochu povedať o tom, ako sú nehnuteľnosti spojené s predpovedaním štruktúry látky, aby sa predpovedali nové materiály, a to, čo sa uskutočnilo s týmto druhom metód. Prečo je ľahší ako voda? Všetci vieme, že ľadovci plávajú a nie sú utopiť, vieme, že ľad je vždy na povrchu rieky, a nie na dne. Čo sa deje? Prípad je v štruktúre: Ak sa pozriete na túto štruktúru ľadu, potom uvidíte veľké šesťhranné vyprázdňovanie v ňom, a keď sa ľad začne roztaviť, molekuly vody upchávajú tieto šesťhranné prázdnoty, vďaka tejto hustote vody je väčšia ako hustota ľadu. A môžeme preukázať, ako sa tento proces deje. Ukážem vám krátky film, pozorne pozrite. Tavenie začne s povrchmi, takže sa to naozaj stane, ale toto je počítačový výpočet. A uvidíte, ako sa rozprestiera tavenia vo vnútri ... Molekuly sa pohybujú, a vidíte, ako sú tieto šesťhranné kanály upchaté a správnosť štruktúry je stratená.
Ľad má niekoľko rôznych foriem a veľmi zaujímavou formou ľadu, ktorá sa ukáže, ak skórete prázdnotu ľadovej štruktúry hosťujúcimi molekulami. Samotná štruktúra sa však tiež zmení. Hovorím o tzv. Plynových hydrátoch alebo klatrátoch. Vidíte rámec molekúl vody, v ktorých sú prázdne miesta, v ktorých sú prítomné molekuly alebo atómy hostí. Molekuly hosťa môžu byť metán - zemný plyn, môže byť oxid uhličitý, možno napríklad atóm xenónu a každý z týchto plynových hydrátov má zaujímavý príbeh. Faktom je, že rezervy hydrát metánu obsahujú 2 rády viac ako zemný plyn ako tradičné plynové polia. Vklady tohto typu sa spravidla nachádzajú na morskom police av zónach permafrostu. Problém je, že sa ľudia ešte naučili bezpečne a ziskovne extrahovať plyn z nich. Ak sa tento problém vyrieši, ľudstvo bude schopné zabudnúť na energetickú krízu, budeme mať prakticky nevyčerpateľný zdroj energie pre brehové storočia. Hodík oxid uhličitý je veľmi zaujímavý - môže byť použitý ako bezpečný spôsob likvidácie prebytočného oxidu uhličitého. Stiahnite si oxid uhličitý pri nízkom tlaku v ľade a hodíte ho na morské dno. Tento ľad je úplne pokojne existuje mnoho tisíc rokov. Xenónový hydrát slúžil ako vysvetlenie xenónovej anestézie, hypotézu, ktorá pred 60 rokmi bola nominovaná Grand Crystalochemist Linus Polingom: Faktom je, že ak je osoba daná na zvýšenie xenónu pri nízkom tlaku, človek prestane cítiť bolesť. Používa sa a zdá sa, že je teraz niekedy používaná na anestéziu v chirurgických operáciách. Prečo?
Xenón pri nízkom tlaku tvorí zlúčeniny s molekulami vody, ktoré tvoria rovnaké plynové hydráty, ktoré upchávajú šírenie elektrického signálu nad ľudským nervovým systémom. A signál bolesti z prevádzkovanej tkaniny jednoducho nedosiahne svaly, vďaka tomu, že je presne s takou štruktúrou, xenónový hydrát. Bola to tá prvá hypotéza, možno pravda je zložitejšia, ale niet pochýb o tom, že pravda je blízko. Keď hovoríme o takýchto poréznych látkach, nie je možné pripomenúť si mikroporézy kremičitany, tzv. Zeolity, ktoré sú veľmi široko používané v priemysle pre katalýzu, ako aj na separáciu molekúl s krakovaním oleja. Napríklad oktánové a mezookean molekuly sú dokonale oddelené zeolitmi: Toto je rovnaký chemický vzorec, ale štruktúra molekúl je trochu iná: jedna z nich je dlhá a tenká, druhá je krátka a hrubá. A ten, kto je tenký, prechádza dutinami štruktúry, a ten, ktorý je hrubý, je preostená, a preto takéto štruktúry, takéto látky sa nazývajú molekulárne sitá. Tieto molekulárne sitá sa používajú na čistenie vody, najmä vody, ktorú pijeme, v našich žeriavoch by mala prejsť viacerými filtrami, vrátane pomocou Zeolitov. Môžete sa tak zbaviť kontaminácie s najviac rôznymi chemickými znečisťujúcimi látkami. Chemické znečisťujúce látky sú niekedy veľmi nebezpečné. Príbeh vie, že príklady otravy ťažkých kovov viedlo k veľmi smutným historickým príkladom.
Súdiac v celej obetiach otravy ortuťou boli prvý prvý cisár Číny - Qin Shihuandi, a Ivana The Hromable a tzv. Crazy Hat bol študovaný veľmi dobre, v 18-19 storočí v Anglicku celá trieda ľudí pracujúcich v Anglicku Hat priemysel bol veľmi skoro neurologickým ochorením nazývaným ochorením bláznivého klobúka. Ich prejav sa stal nekoherentným, ich konanie sú bezvýznamné, ich končatiny boli nekontrolované, a padli do demencie a šialenstva. Ich telo bolo neustále v kontakte s ortuťou, pretože nasiakli tieto klobúky v riešeniach ortuťových solí, ktoré spadli do svojho tela a zasiahli nervový systém. Ivan Grozny bol veľmi progresívny, dobrý kráľ vo veku 30 rokov, potom sa zmenil cez noc - a stal sa šialencom tyran. Keď bolo jeho telo exhumované, ukázalo sa, že mal ostro deformované kosti a obsiahli obrovskú koncentráciu ortuti. Faktom je, že kráľ trpel vážnou formou artritídy a v tej dobe artritída bola ošetrená trením ortuťovými mastimi - to bol jediný liek, a možno len ortuť vysvetľuje podivné šialenstvo Ivana hrozné. Qin Shihuandi, osoba, ktorá vytvorila Čínu v jeho súčasnej forme, pravidlá 36 rokov, a prvých 12 rokov bol bábkou v rukách svojej matky, nájomného, \u200b\u200bjeho príbeh je podobný histórii Hamlet. Matka a jej milenec zabil svojho otca a potom sa pokúsili zbaviť seba a príbeh je hrozný. Ale bolo to nevyhnutné, začal sa rozhodnúť - a po dobu 12 rokov zastavil občiansku vojnu medzi 7 kráľovstvami Číny, ktorá trvala 400 rokov, United Číny, spojil váhu hmotnosti, peňazí, jednotné čínske písanie Postavený veľkú čínsku stenu, postavil 6, 5 tisíc kilometrov diaľnic, ktoré sa stále používajú, kanály, ktoré sa stále používajú, a to urobila jednu osobu, ale v posledných rokoch trpel nejakou podivnou formou Manic Madness. Jeho alchymisti, aby sa z neho, aby bol nesmrteľný, mu dal mi ortuť pilulky, verili, že by ho urobil nesmrteľný, v dôsledku toho táto osoba, zrejme, vyznačujúca sa náhodným zdravím, zomrela, nežila a až 50 rokov a posledné roky Z tohto krátkeho života boli OMROCHETED MADNESS. Olovené otravy, prípadne vyrobené jeho obeťami mnohých rímskych cisárov: v Ríme bolo olovo vodovodné potrubie, akvadukt, a je známe, že s otravou olova, určité mozgové oddelenia sú rezané, je možné ho vidieť aj na tomografické obrázky, Inteligencia Falls, IQ Falls, osoba sa stáva veľmi agresívnou. Otravy vedú - dodnes veľké problémy mnohých miest a krajín. Ak sa chcete zbaviť tohto druhu nežiaducich dôsledkov, musíme vyvinúť nové materiály na čistenie životného prostredia.
Zaujímavé materiály, nie sú úplne vysvetlené, sú supravodiče. Supravná konferencia bola tiež otvorená pred 100 rokmi. Tento fenomén je do značnej miery exotický, bol otvorene otvorený. Jednoducho ochladila ortuť v kvapalnom héliu, bol meraný elektrický odpor, ukázal sa, že hladko spadne na nulu a neskôr sa ukázalo, že supravodivá úplne zatlačia magnetické pole a sú schopné levitovať v magnetickom poli. Tieto dve charakteristiky supravodičov sa používajú pomerne široko v high-tech aplikáciách. Typ supravodivosti, ktorý bol otvorený pred 100 rokmi, bol vysvetlený, vysvetlenie bolo potrebné o pol storočia, toto vysvetlenie prinieslo Nobelovu cenu John Bardin a jeho kolegovia. Ale potom v 80-tych rokoch, už v našom storočí, bol otvorený nový typ supravodivosti, a najlepší supravodiče patria do tejto triedy - vysokoteplotné supravodiče založené na medi. Zaujímavosťou je, že takávrovaná supravodivosť nemá žiadne vysvetlenie. Žiadosti z supravodičov veľa. Napríklad pomocou supravodičov vytvárajú najmodernejšie magnetické polia, a to sa používa v zobrazovaní magnetickej rezonancie. Letové vlaky na magnetickom valcovaní - Ďalšia aplikácia, a tu je fotografia, ktorú som osobne urobil v Šanghaji na takomto vlaku - je viditeľný indikátor rýchlosti 431 kilometrov za hodinu. Supravodiče sú niekedy veľmi exotické: už 30. Organické supravodivá sú známe do 30 rokov, t.j. Supravodery založené na uhlíku, ukázalo sa, že aj diamant môže byť vykonaný, vstupuje do malého množstva atómov bóru. Grafit môže byť tiež supravodič.
Tu je zaujímavý historický paralelne o tom, ako môžu mať vlastnosti materiálov alebo ich nevedomosti smrteľné následky. Dva príbehy, ktoré sú veľmi krásne, ale zrejme sú historicky zlé, ale stále im poviem, pretože krásny príbeh je niekedy lepší ako pravdivý príbeh. V populárnej vedeckej literatúre je veľmi často možné splniť referencie na to, ako účinok Tína Tína - a jeho vzorka - zničil výpravu Napoleonu v Rusku a kapitán Scott na južný pól. Faktom je, že plechovka pri teplote 13 stupňov Celzia sa podrobí prechodu z kovu (to je biele cín) do sivého cínu, polovodičov, zatiaľ čo hustota prudko klesá - a cínutie sa rozpadne. Toto sa nazýva "Tin Bangue" - Cín je jednoducho pokrčený. A tu je príbeh, ktorý som nesplnil plné vysvetlenie. Napoleon prichádza do Ruska s 620 tisícinou armádou, dáva len niekoľko relatívne malých bitiek - a príde na Borodinu len 150 tisíc ľudí. 620 prichádza do Borodínu takmer bez boja pochádza 150 tisíc. S Borodinou, asi 40 tisíc obetí, potom ústup z Moskvy - a 5 tisíc ľudí dosahuje Paríž. Mimochodom, a ústup bol takmer bez boja. Čo sa deje? Ako od 620 tisíc bez boja na jazdu až do 5 tisíc? Sú tu historici, ktorí tvrdia, že sú na vine za všetky cínové mory: Tlačidlá na uniformách vojakov boli vyrobené z cínu, cínu sa rozpadlo, akonáhle prišiel chlad, - a vojaci sa ukázali byť vlastne nahý v ruskom mraze. Problém je, že tlačidlá boli vyrobené z špinavého cínu, ktorý je neustále pre cínový mor.
Veľmi často môžete vidieť v populárnej vedeckej tlači, že kapitán Scott v rôznych verziách buď so sebou lietadla, v ktorých palivové nádrže mali cín spájky, alebo konzervované potraviny v cínových bankách opäť rozpadli, a expedícia zomrela z hladu a chladu. V skutočnosti som si prečítal denníku kapitána Scott - neuviedol žiadne lietadlá, mal nejaké Aerosani, ale opäť nepíše o palivovej nádrži, a on tiež nepíše o konzervovaných potravinách. Takže tieto hypotézy, zrejme, sú nesprávne, ale veľmi zaujímavé a poučné. A pamätajte na účinok cínu v každom prípade je užitočný, ak idete do studenej klímy.
Tu je ďalší skúsenosť, a potom budem potrebovať vriacu vodu. Ďalší vplyv spojený s materiálmi a ich štruktúrou, ktorá by neprišla k jednej osobe, - účinok foriem, tiež otvorený náhodou. V tejto ilustrácii vidíte, že moji kolegovia urobili dva listy z tohto drôtu: T U, Technická univerzita, ktorú tento formulár upevnili pri vysokých teplotách. Ak si objednáte nejakú formu pri vysokých teplotách, materiál si bude pamätať tento formulár. Môžete si vytvoriť srdce, napríklad, aby si mal srdiečko a povedať: toto srdce si bude pamätať moje pocity navždy ... Potom tento formulár môže byť zničený, ale hneď, ako ho dáte do teplej vody, formulár je obnovený, to vyzerá ako mágia. Práve ste tento formulár zlomil, ale vložili do teplej vody - formulár je obnovený. A to všetko je spôsobené veľmi zaujímavou a pomerne tenkou štruktúrnou transformáciou, ktorá sa vyskytuje v tomto materiáli pri teplote 60 stupňov Celzia, čo je dôvod, prečo potrebujú horúcu vodu v našich skúsenostiach. A rovnaká transformácia dochádza ako v oceli, ale v oceli sa vyskytuje príliš pomaly - a spomienka na efekt formulára sa nevyskytuje. Predstavte si, či oceľ tiež ukázal takýto účinok, žili by sme v úplne inom svete. Účinok formy formulára nájde veľa aplikácií: zubné konzoly, srdcové skruby, časti motora v letún na zníženie hluku, hrotov v plynovodoch a ropovody. A teraz potrebujem ďalší dobrovoľník ... prosím, aké je tvoje meno? Vika? Budeme potrebovať pomoc Wiki s týmto drôtom, toto je drôtový drôt. Rovnaký zliatinový nitinol, zliatina niklu a titánu. Tento drôt bol temperovaný vo forme priameho drôtu, a to bude pamätať tento formulár navždy. Vika, vezmite si kúsok tohto drôtu a jeho každý spôsob, ako vytvoriť, aby to tak, aby bolo nepriamo, ako je to možné, iba uzly nie sú kravaty: uzol nezvýši. A teraz ho strčia vo vriacej vode a drôt si bude pamätať tento formulár ... No, ako, narovnané? Tento efekt je možné pozorovať navždy, pravdepodobne som ho videl tisíckrát, ale zakaždým, ako dieťa, vyzerám a obdivujem, aký krásny efekt. Poďme vyliezť na viku. Bolo by pekné, keby sme sa naučili takéto materiály predpovedať v počítači.
Ale optické vlastnosti materiálov, ktoré sú tiež úplne netriviálne. Ukazuje sa, že mnoho materiálov, takmer všetky kryštály, rozdeľte lúč svetla na dva nosníky, ktoré cestujú v rôznych smeroch a pri rôznych rýchlostiach. V dôsledku toho, ak sa pozriete cez krištáľ na nejakom nápise, potom nápis bude vždy trochu. Ale spravidla, nerozoznateľné pre naše oko. V boľavých kryštáloch je tento efekt taký silný, že môžete naozaj vidieť dva nápisy.
Otázka z haly:Povedali ste - pri rôznych rýchlostiach?
ARTEM OGANOV:Áno, rýchlosť svetla je konštantná len vo vákuu. V kondenzovaných médiách je nižšia. Ďalej sme si zvyknutí myslieť, že každý materiál má definovanú farbu. Ruby - červená, zafír - modrá, ale ukazuje sa, farba môže závisieť aj od smeru. Všeobecne platí, že jedna z hlavných charakteristík kryštálu je anizotropia - závislosť nehnuteľností. Vlastnosti v tomto smere av tomto smere sa líšia. Tu je minerálna kordieritída, ktorá v rôznych smeroch sa zmení farebné zmeny z hnedého žltej k modrej, je to rovnaký kryštál. Verí mi niekto? Priniesol som špeciálny Corrierite Crystal, prosím ... Pozrite sa, akú farbu?
Otázka z haly:Zdá sa, že biela, ale tak ...
ARTEM OGANOV:Z nejakého svetla, ako je biela, na fialovú, len otáčajte kryštál. V skutočnosti existuje islandská legenda o tom, ako Vikings otvorili Ameriku. A mnohí historici vidia v tejto legende uvedenie tohto účinku. Keď sa Vikingovia stratili uprostred Atlantického oceánu, ich Konung vytiahol určitý solárny kameň a v Svetovom svetle sa podarilo určiť smer na západ, a tak išli do Ameriky. Aký je solárny kameň, nikto nevie, ale mnohí historici veria, že slnečný kameň je, že Vika drží v rukách, Cordieritis, Mimochodom, Corrierit sa nachádza mimo pobrežia Nórska a s pomocou tohto kryštálu môže naozaj navigovať V súmraku svetlom vo večernom svetle, ako aj v polárnych zemepisných šírkach. A tento efekt použil americký vzduch sily až do 50 rokov, keď to prišli pokročilejšie cesty. Ale ďalší zaujímavý efekt - Alexandrit, ak má niekto túžba, priniesol som krištáľový syntetický Alexandrit a jeho farebné zmeny v závislosti od svetelného zdroja: v deň a elektrické. A napokon, ďalší zaujímavý efekt, ktorý mnohé stáročia nemohol pochopiť vedcom a historikom umenia. BOZPEČNOSŤ LIKURG JE CIELEMENTOM, KTORÝMI RAN ROME RUTNÍCTOUJÚCICH PRIHLÁSENÍM PRIHLÁSENÍM. V rozptýlenom svetle má táto misa zelená farba a v priechode - červenej farbe. A bolo možné ho vziať doslova pred niekoľkými rokmi. Ukázalo sa, že misa nebola vyrobená z čistého skla, ale obsahuje zlaté nanočastice, ktoré vytvárajú tento efekt. Teraz chápeme povahu farby - farba je spojená s určitými absorpčnými rozsahmi, s elektronickou štruktúrou látky, a to je zase spojené s atómovou štruktúrou látky.
Otázka z haly:Koncepty "odráža" a "prechádzanie" možno vysvetliť?
ARTEM OGANOV:Môcť! Mimochodom, všimnem si, že tieto veľmi absorpčné spektrá sú určené, prečo kordrienis je iná farba v rôznych smeroch. Faktom je, že samotná štruktúra je kryštál - najmä, Cordieritis - vyzerá inak v rôznych smeroch a svetlo v týchto smeroch sa absorbuje rôznymi spôsobmi.
Čo je biele svetlo? Toto je celé spektrum z červenej na fialové, a keď svetlo prechádza cez kryštál, časť tohto rozsahu sa absorbuje. Napríklad, kryštál môže absorbovať modrú a čo sa stane ako výsledok, môžete vidieť z tejto tabuľky. Ak absorbujete modré lúče, potom na výstup budete mať oranžovú farbu, to znamená, že keď vidíte niečo oranžové, viete, že táto látka absorbuje v modrom rozsahu. Rozptýlené svetlo je, keď máte rovnakú licharge misku na stole, svetlo padá, a niektoré z tohto svetla rozptýli a padne do tvojich očí. Rozptyl svetla OBEY Úplne rôzne zákony a najmä závisí od zrna objektu. Vďaka rozptylu svetlej modrej oblohy. Tam je zákon Rayleigh rozptylu, s ktorým môžete tieto farby vysvetliť.
Ukázal som, ako sú vlastnosti spojené so štruktúrou. A ako môžem predpovedať kryštálovú štruktúru, teraz sa pozrieme stručne. Takže, úloha predpovedať kryštalické štruktúry, kým nedávno bola považovaná za nevyriešenú. Táto úloha je formulovaná takto: Ako nájsť umiestnenie atómov, ktoré dáva maximálnu stabilitu - to znamená najnižšiu energiu? Ako to spraviť? Môžete, samozrejme, prejsť všetky možnosti pre umiestnenie atómov vo vesmíre, ale ukázalo sa, že takéto možnosti sú natoľko, že nemáte dostatok života, aby ste v skutočnosti dostali aj pre pomerne jednoduché systémy, Povedzme, že 20 atómami budete potrebovať viac ako časový život vesmíru, aby ste prešli všetkými týmito možnými kombináciami na počítači. Preto sa verilo, že táto úloha je bezvýhradná. Táto úloha však bola vyriešená, a niekoľko metód, a najúčinnejšia metóda, aj keď môže byť immodálne znejú, bola vyvinutá mojou skupinou. Metóda sa nazýva "úspech", "USPEX", evolučná metóda, evolučný algoritmus, ktorý sa vám bude snažiť vysvetliť teraz. Úloha je ekvivalentná nájsť globálne maximum na multidimenzionálnom povrchu - pre jednoduchosť, zvážte dvojrozmerný povrch, povrch Zeme, kde potrebujete nájsť najvyššiu horu, bez toho, aby ste mali karty. Poďme formulovať, ako to formulovalo to je môj austrálsky kolega Richard Clegg - on je Austrálsky, miluje Kangaroo, a vo svojom znení s Klokanom, dostatočne neinteltaktické zvieratá, musíte určiť najvyšší bod na zemi. Kangaroo chápe len jednoduché pokyny - ísť hore, ísť dole. V evolučnom algoritme, vyhodíme pristátie Kangaroo, náhodou, v rôznych bodoch planéty a každému z nich dávajú pokyny: ísť hore, na vrchol najbližšieho kopca. A idú. Keď sa tieto Kangaroo dostanú do vrabec, napríklad, a keď príde na Elbrus, a tí, ktorí nemajú vysoké, sú posunuté, strieľať. Lovec prichádza, takmer povedal umelec, lovec prichádza a strieľa, a tí, ktorí prežili, dostanú právo na množitie. A vďaka tomu je možné vybrať najsľubnejšie oblasti vyhľadávacieho priestoru. A krok za krokom, snímanie viac a vyššieho klokania, posunute populáciu Kangaroo na globálne maximum. Kangaroo vytvorí viac a viac úspešnejších potomkov, lovci budú strieľať viac a viac vysoko lezenie klokanov, a tak môžete jednoducho riadiť túto populáciu.
A toto je podstata evolučných metód. Pre jednoduchosť, znižujem technické detaily, ako to bolo presne implementované. A tu je ďalšia dvojrozmerná implementácia tejto metódy, je tu energetický povrch, potrebujeme nájsť veľmi modrý bod, naše originálne, náhodné, štruktúry sú tieto tukové body. Výpočet bezprostredne chápe, ktorý z nich sú zlé, tu v červených a žltých oblastiach, ktoré z nich sú najsľubnejšie: v modrej, nazelenom poliach. A krok za krokom je hustota testovania najsľubnejších oblastí, kým nenájdeme najviac prispôsobené, najstabilnejšiu štruktúru. Existujú rôzne metódy predpovedania štruktúr - metódy náhodného vyhľadávania, umelé žíhanie, a tak ďalej, ale najsilnejšou metódou bolo to evolučné.
Najťažšou vecou je, ako produkovať potomkov od rodičov na počítači. Ako si vziať dve rodičovské štruktúry a urobiť dieťa z nich? V skutočnosti môžete urobiť deti nielen z dvoch rodičov na počítači, experimentovali sme, snažili sme sa od troch a zo štyroch, aby sme to urobili. Ale, ako sa ukáže, nevedie k ničomu dobré, rovnako ako v živote. Dieťa je lepšie, ak dvaja rodičia. Mimochodom, pracuje aj jeden rodič, dvaja rodičia sú optimálne a tri alebo štyri už nefungujú. Evolučná metóda má niekoľko zaujímavých prvkov, ktoré sú v porovnaní s tým spojené s biologickým vývojom. Vidíme, ako z nevhodných, náhodných štruktúr, z ktorých začneme výpočet, vysoko organizované, vysoko objednané riešenia sa objavujú počas výpočtu. Vidíme, že výpočty sú najúčinnejšie, keď je populácia štruktúr je najrôznejšia. Najstabilnejšie a najobľúbenejšie populácie sú obyvateľstvom rozmanitosti. Napríklad, čo mám rád Rusko, je skutočnosť, že v Rusku - 150 s viac ako národmi. Tam je blondínka, tam sú tmavé, tam sú všetky druhy kaukazskej národnosti tváre ako ja, a to všetko dáva ruskú stabilitu obyvateľstva a budúcnosti. Monotónne populácie budúcnosti nemajú. To možno vidieť z výpočtov epolúru, ktoré sú extrémne jasné.
Môžeme predpovedať, že stabilná forma uhlíka pri atmosférickom tlaku je grafit? Áno. Tento výpočet je veľmi rýchly. Okrem grafitov vyrábame niekoľko zaujímavých mierne menej stabilných riešení v rovnakom výpočte. A tieto rozhodnutia môžu byť tiež zaujímavé. Ak zvýšite tlak - grafit je už nestabilný. A stabilný diamant a my sa veľmi ľahko nachádzame. Pozrite sa, ako z neusporiadaných počiatočných štruktúr, výpočet rýchlo produkuje diamant. Ale predtým, ako sa nájde diamant, vyrába sa množstvo zaujímavých štruktúr. Táto štruktúra je napríklad. Zatiaľ čo diamant má šesťhranné krúžky, 5 a 7 uhoľných krúžkov sú viditeľné. Táto štruktúra je len mierne horšia v diamante stability, a spočiatku sme si mysleli, že to bolo zvedavé, a potom sa ukázalo, že je to nový, reálnom živote Carbon formou, ktorý bol v poslednej dobe inštalovaný nám a naši kolegovia. Tento výpočet sa uskutočnil v 1 milióne atmosfér. Ak stlačíme až 20 miliónov atmosfér, diamant prestane byť stabilný. A namiesto diamantu bude veľmi podivná štruktúra stabilná, o stabilite, ktorá pre uhlík pri takýchto tlakoch už uhádla mnoho desaťročí a náš výpočet to potvrdzuje.
Veľa toho, čo nás urobilo, a naši kolegovia s touto metódou, pred vami malým výberom rôznych objavov. Dovoľte mi, aby som mi hovoril o niektorých z nich.
S touto metódou môžete nahradiť laboratórne otvorenie materiálov na počítači. V laboratórnom otvorení materiálov bol neprekonateľný šampión Edison, ktorý povedal: "Netrpel som 10 tisíc zlyhaní, našiel som len 10 tisíc spôsobov, ktoré nefungujú." To vám povie o tom, koľko pokusov potrebujú, neúspešné pokusy o splnenie pred vykonaním skutočného objavu podľa tejto metódy as pomocou výpočtového dizajnu môžete hľadať úspech v 1 pokusoch z 1, 100 z 100, 10 tisíc z 10 Tisíc, toto je naším cieľom je nahradiť metódou Edison na niečo oveľa produktívnejšie.
Teraz môžeme optimalizovať nielen energiu, ale aj akýkoľvek majetok. Najjednoduchšou vlastnosťou je hustota, a najstarší materiál z známeho diamantu je stále. Almaz vo všeobecnosti zaznamenávajte držiak mnohými spôsobmi. Centimeter Diamond Cubic obsahuje viac atómov ako v kubickom centimetri akejkoľvek inej látky. ALMAZ - držiak hardvéru, a to je tiež najmenej stlačiteľná látka z tých, ktoré sú známe. Je možné poraziť tieto záznamy? Teraz môžeme položiť túto otázku k počítaču a počítač odpovie. A odpoveď je áno, môžete poraziť niektoré z týchto záznamov. Ukázalo sa, že na hustote diamantu poraziť celkom ľahko, existuje viac hustých foriem uhlíka, ktoré sú oprávnené na existenciu, ale ešte nie sú syntetizované. Tieto uhlíkové formy porazili diamant nielen hustotu, ale aj optickými vlastnosťami. Budú mať vyššie refrakčné indexy a disperzia svetla - čo to znamená? Refrakčný index diamantu poskytuje diamant k jeho neprekonateľnému lesku a vnútorný odraz svetla - a disperzia svetla znamená, že biele svetlo sa rozdelí na spektrum z červenej na fialu ešte viac ako diamant. Tu, Mimochodom, materiál, ktorý často nahrádza diamant v šperkovom priemysle, je kubický oxid zirkoničitý, fianit. Prevyšuje diamant na disperzii svetla, ale, bohužiaľ, je horší ako glitter diamant. A nové uhlíkové formy vyhrajú diamant na oboch indikátoroch. A čo tvrdosť? Až do roku 2003 sa verilo, že tvrdosť je majetkom, že sa ľudia nikdy naučia predpovedať a očakávať, v roku 2003 sa všetko zmenilo s prácou čínskych vedcov, a toto leto som navštívil Yankan University v Číne, kde som dostal ďalší stupeň Honorárny profesor, a tam som navštevoval zakladateľa všetkých tejto teórie. Táto teória sa nám podarilo rozvíjať.
Tu je tabuľka, ktorá ukazuje, ako sú odhadované definície tvrdosti v súlade s experimentom. Pre väčšinu normálnych látok je súhlas vynikajúci, ale pre grafitový model predpovedal, že by mal byť super humus, ktorý je zjavne nesprávne. Podarilo sa nám pochopiť a odstrániť túto chybu. A teraz, s pomocou tohto modelu, sme spoľahlivo predpovedali tvrdosť pre všetky látky, a môžeme nastaviť nasledujúcu otázku k počítaču: Akú látku je najťažšia? Je možné prekročiť diamant tvrdosti? Ľudia si o tom skutočne premýšľali o mnohých niekoľko desaťročí. Takže, čo je pevná štruktúra uhlíka? Odpoveďou bola odrádzať: diamant a nemôže byť nič viac pevné v uhlíku. Ale môžete nájsť uhlíkové štruktúry, ktoré budú blízko diamantu. Uhlíkové konštrukcie, ktoré sú blízke tvrdosti diamantov, naozaj majú právo existovať. A jeden z nich je ten, ktorý som vám predtým ukázal, s 5- a 7-člennými kanálmi. Dubrovinsky v roku 2001 bol navrhnutý v literatúre UltracEal Látka - oxid titaničitý, veril sa, že bol pochybne horší ako diamant, ale boli tu pochybnosti. Experiment bol dosť kontroverzný. Takmer všetky experimentálne merania z tejto práce boli skôr alebo neskôr vyvrátili: tvrdosť, ktorá sa má prevziať, bola veľmi ťažká, vďaka malej veľkosti vzoriek. Výpočet však ukázal, že tvrdosť bola tiež chybne meraná v experimente a skutočná tvrdosť oxidu titaničitého je asi 3-krát nižšia ako experimentáci tvrdia. Takže s týmto druhom výpočtov, môžete dokonca posúdiť, aký experiment je spoľahlivý, čo nie je, takže tieto výpočty teraz dosiahli vysokú presnosť.
Ďalším príbehom, ktorý by som vám chcel povedať, je spojený s uhlíkom - to je obzvlášť rýchlo rozvíja v posledných 6 rokoch. Ale ona začala pred 50 rokmi, keď takýto experiment uskutočnil americkí výskumníci: Vzali grafit a stlačili ho na tlak asi 150-200 tisíc atmosfér. Ak je grafit komprimovaný pri vysokých teplotách, musí ísť do diamantu, najstabilnejší tvar uhlíka pri vysokých tlakoch je presne tak diamant a syntetizovať. Ak tento experiment urobíte pri izbovej teplote, potom sa diamant nedá vytvoriť. Prečo? Pretože reštrukturalizácia štruktúry, ktorá je potrebná na transformáciu grafitov v diamante, pevné látky sú veľké, príliš na rozdiel od týchto štruktúr, a energetická bariéra je príliš veľká na prekonanie. A namiesto tvorby diamantu, budeme pozorovať tvorbu určitej inej štruktúry, nie najstabilnejšie, ale ten, ktorý najmenej vysoká bariéra vzdelávania. Ponúkli sme takúto štruktúru - a nazývali to M-uhlík, to je najviac štruktúra s 5- a 7-člennými prsteňami; Môj arménski priatelia mu žartuje "mugleod-schmugarod". Ukázalo sa, že táto štruktúra plne opisuje výsledky skúseností pred 50 rokmi a skúsenosti sa mnohokrát opakovali. Skúsenosti, mimochodom, je veľmi krásne - stláčanie pri izbovej teplote grafit (čierny, mäkký nepriehľadný semmetal), pod tlakom, výskumníci dostali transparentný super-vysoký nekupovaný: úplne fantastická transformácia! Ale toto nie je diamant, jeho vlastnosti nie sú konzistentné s diamantom a naša hypotetická potom štruktúra plne opísala vlastnosti tejto látky. Boli sme strašne potešení, napísali článok a publikoval ho v prestížnom časopise Fyzikálnych recenzií a zhoršil hladký rok na vavrínoch. O rok neskôr, americkí a japonskí vedci našli novú štruktúru, úplne odlišnú od nej, to, s 4- a 8-člennými prsteňami. Táto štruktúra je úplne odlišná od našich, ale takmer tiež popisuje experimentálne údaje. Problém je, že experimentálne údaje boli nízke povolenie, a mnohé ďalšie štruktúry boli vhodné pre nich. Za ďalších šesť mesiacov čínsky pozval W-uhlík na meno a W-uhlík tiež vysvetlil experimentálne údaje. Čoskoro sa príbeh stal grotesksque - nových čínskych skupín naň sa pripojil, a čínska láska k produkcii a našli asi 40 štruktúr, a sú vhodné pre experimentálne údaje: P-, Q-, R-, S-CHAKE, Q -Carbon, X -, Y-, Z-uhlík, M10-Uhlík je známy, x'-uhlík, a tak ďalej - už abeceda nestačí. Takže kto má pravdu? Vo všeobecnosti hovoria, že práva na základe nárokov na správnosti nášho M-uhlíka boli najprv rovnaké ako mnoho ďalších.
Replika z haly:V poriadku.
ARTEM OGANOV:To sa tiež nestane! Faktom je, že príroda si vždy vyberá extrémne riešenia. Nielen ľudia extrémisti, ale aj príroda je tiež extrémista. Pri vysokých teplotách, príroda si vyberie najstabilnejší stav, pretože pri vysokých teplotách môžete prejsť cez akúkoľvek energetickú bariéru a pri nízkych teplotách, príroda si vyberie najmenšiu bariéru, a len jeden môže byť víťazom. Šampión môže byť len jeden - ale kto presne? Je možné vykonať experiment s vysokým rozlíšením, ale ľudia sa snažili o 50 rokov a nikto nedosiahne, všetky výsledky boli nízka kvalita. Výpočet môžete vykonať. A vo výpočte by bolo možné zvážiť aktivačné bariéry na tvorbu všetkých týchto 40 štruktúr. Ale najprv Číňania stále známšia a bez ohľadu na to, koľko ste vyskúšali, akékoľvek rovnaké ako čínsky, kto povie: a mám ďalšiu štruktúru a budete si vziať do konca života. Aktivačné bariéry Kým sa odosielate na zaslúženú dovolenku. Toto je prvá zložitosť. Druhým ťažkostiam je zvážiť aktivačné bariéry veľmi a veľmi ťažké v tuhých transformáciách, to je úloha, ktorá je extrémne netriviálna, potrebujete špeciálne metódy a výkonné počítače. Faktom je, že tieto transformácie vyskytujú v celom krištáľu, ale na začiatku v malom fragmente - embryo a potom sa šíri na baktériu ďalej. A model tento zárodok je mimoriadne náročná úloha. Zistili sme však túto metódu, metódu, ktorá bola vyvinutá pred rakúskymi a americkými vedcami a prispôsobila ju našej úlohe. Podarilo sa nám upraviť túto metódu, aby sme túto úlohu mohli vyriešiť raz a pre všetkých. Nastavili sme takto: ak začnete s grafitom, pevne zadaným počiatočným stavom a konečný stav je špecifikovaný vágny - akýkoľvek tetrahedral, sp3-hybridizovaný uhlíkový formulár (konkrétne, očakávame pod tlakom), potom ktoré bariéry budú minimálne ? Táto metóda vie, ako počítať bariéry a nájde minimálnu bariéru, ale ak špecifikujeme konečnú podmienku ako súbor rôznych štruktúr - potom môžeme problém vyriešiť úplne. Začali sme výpočet transformácie grafitu - diamant ako "semeno", vieme, že táto transformácia nie je pozorovaná v experimente, ale mali sme záujem - to, čo robí výpočet s touto transformáciou. Trochu sme čakali (v skutočnosti, tento výpočet trvala šesť mesiacov na superpočítač) - a výpočet namiesto diamantu bol vydaný M-uhlíkom.
Všeobecne platí, že musím povedať, mám mimoriadne šťastnú osobu, mal som šancu vyhrať 1/40, pretože tam bolo asi 40 štruktúr, ktoré mali rovnakú šancu vyhrať, ale lotériový lístok znova som vytiahol. Náš M-CABON ZÍSKALI, ZÍSKALI NAŠE PRÍKLADY V PRESTIGIOUS NOVÝM JOURNIKOM JOUNDSKÝCH VEDOMOSTI - TOTO JE NOVÁ NOVÁ PRÍRODNOSŤ Skupina časopisu a mesiac potom, čo sme zverejnili naše teoretické výsledky, výsledky experimentu s vysokým rozlíšením prvýkrát za 50 rokov. Výskumníci z Yale University urobili experiment s vysokým rozlíšením a skontrolovali všetky tieto štruktúry a ukázalo sa, že len M-uhlík spĺňa všetky experimentálne údaje. A teraz v zozname uhlíkových foriem je ďalšia experimentálne a teoreticky inštalovaná uhlíková altropia, M-uhlík.
Spomeniem o ďalšej alchymistickej transformácii. Pod tlakom sa očakáva, že všetky látky sa zmenia na kov, skôr alebo neskôr, každá látka sa stane kovom. A čo sa stane s látkou, ktorá je pôvodne už kovová? Napríklad, sodík. Sodík nie je vôbec len kov, ale úžasný kov, ktorý opisuje model voľných elektrónov, to znamená, že je to maximálny prípad dobrého kovu. Čo sa stane, ak sa vzdať sodíka? Ukazuje sa, že sodík prestane byť dobrý kov - na začiatku sodíka sa zmení na jeden dimenzionálny kov, to znamená, že elektrina sa bude vykonávať len jedným smerom. Pri vyššom tlaku sme predpovedali, že sodík stratí kovom všeobecne a premení na červeno-transparentnú dielektriku, a ak je tlak ešte väčší, bude sa bezfarebný, rovnako ako lesklý. Takže - budete mať strieborný kov, stlačiť - najprv sa zmení na zlý kov, čierny, ako uhoľ, pochopiť viac - to sa otočí na červenkastý transparentný kryštál, smerom von pripomínajúci Ruby, a potom sa stáva bielym, ako stekovlyushko. Predpovedali sme ho a prírodný časopis, kde sme ho poslali, odmietli ju zverejniť. Editor vrátil text na niekoľko dní a povedal: Neveríme, príliš exotické. Našli sme experimentovač, Michail Eramtsz, ktorý bol pripravený skontrolovať túto predpoveď - a to je výsledok. S tlakom 110 gigapaskulárnej, je to 1,1 milióna atmosfér, je to stále strieborný kov, pri 1,5 miliónom atmosfér - je čierna ako uhlie zlé. S 2 miliónmi atmosfér - to je transparentný červenkastý nemetal. A už s týmto experimentom sme veľmi ľahko zverejňovali naše výsledky. To je mimochodom, pomerne exotický stav látky, pretože elektróny už nie sú rozmazané v priestore (oboje v kovoch) a nie sú lokalizované na atómoch alebo na väzbách (ako v iónových a kovalentných činidlách) - valencia elektrónov, ktoré sodí Poskytnuté kovové, upnuté v medzerách, kde nie sú žiadne atómy, a sú veľmi lokalizované. Takáto látka môže byť nazývaná elektride, t.j. Soľ, kde úloha negatívne nabitých iónov, aniónov, nevykonávajú atómy (hovoria, fluór, chlór, kyslík) a zväzky hustoty elektrónov a naša forma sodíka je najjednoduchší a najživší príklad elektridu z dobre známych .
Môžete použiť tento druh výpočtov a na pochopenie podstaty Zeme a planetárneho podložia. Učíme sa o stave pozemských podloží najmä na nepriamych údajoch podľa seizmologických údajov. Vieme, že existuje kovová, pozostávajúca zo železa, jadra Zeme a nekovové, pozostávajúce z kremičitanu horečnatého, shell, nazývaného plášťov a na povrchu sám - tenká kôra, na ktorej žijeme, A čo vieme veľmi dobre. A interiéry Zeme nám nie sú takmer vôbec neznáme. Priame testovanie Môžeme preskúmať len najobľúbenejší povrch Zeme. Najhlbšia studňa je Kola Ultrawow, jeho hĺbka je 12,3 km, vŕtaná v ZSSR, nikto sa nemohol zlepšiť. Američania sa pokúsili vyliezť, zlomili sa na tento projekt a zastavili ho. V ZSSR boli obrovské sumy, drobe až 12 kilometrov, potom sa reštrukturalizácia stala a projekt bol zmrazený. Radius Zeme je však 500 krát viac, a dokonca aj Kola Ultra-Hlboká dobre vyvŕtaná len povrch planéty. Ale podstata hĺbky zeme definuje lac Zeme: zemetrasenie, sopka, kontinentný drift. Magnetické pole je vytvorené v jadre Zeme, ktoré nám nikdy nedostaneme. Konvekcia roztaveného vonkajšieho jadra Zeme a je zodpovedná za vytvorenie magnetického poľa Zeme. Mimochodom, vnútorné jadro zeme je tuhé a vonkajšie - roztavené, je to ako čokoládové cukrovinky s roztavenou čokoládou a vo vnútri matice - takže si dokážete predstaviť jadro zeme. Konvekcia pevného plášťa zeme - veľmi pomaly, jeho rýchlosť je asi 1 centimeter ročne; Viac horúcich prúdov idú hore, najlepšie pohybujte sa, a to je konvekčný pohyb zemského plášťa a zodpovedne na drift kontinentov, sopka, zemetrasenie.
Dôležitou otázkou - Aká je teplota v strede Zeme? Poznáme tlak zo seizmických modelov a teplota nedáva tieto modely. Teplota sa stanoví nasledovne: Vieme, že vnútorné jadro je tuhé, vonkajšie jadro je tekuté, a že jadro sa skladá zo železa. Tak, ak poznáte teplotu tavenia železa v tejto hĺbke, potom poznáte teplotu jadra v tejto hĺbke. Vykonali sa experimenty, ale dali neistotu 2 tisíc stupňov a boli vykonané výpočty a výpočty v tejto otázke dali bod. Teplota tavenia železa na hranici vnútorného a externého jadra bola asi 6,4 tisíc stupňov Kelvin. Ale keď sa o tomto výsledku dozvedeli geofyzika, ukázalo sa, že táto teplota je príliš veľká, aby sa správne reprodukovať charakteristiky magnetického poľa Zeme - táto teplota je príliš vysoká. A tu fyzici si spomenuli, že vlastne jadro nie je čisté železo, ale obsahuje rôzne nečistoty. Čo, stále nevieme presne, ale medzi kandidátov - kyslík, kremík, síra, uhlík, vodík. Odchýlok rôznych nečistôt, porovnanie ich účinkov, bolo možné pochopiť, že bod topenia by sa mal znížiť o približne 800 stupňov. 5600 stupňov Kelvin - takáto teplota na hranici vnútorného a vonkajšieho jadru Zeme a toto hodnotenie je v súčasnosti všeobecne akceptované. Tento účinok zníženia teploty nečistôt, eutektického poklesu teploty topenia, dobre známy, vďaka tomuto účinku, naše topánky trpí v zime - cesta vypadla, aby sa znížila teplota topenia snehu, a vďaka tomu, tvrdo Sneh sa pohybuje do tekutého stavu a naše topánky trpia tejto slanej vode.
Možno, že najsilnejším príkladom toho istého javu je zliatina drevenej zliatiny, ktorá sa skladá zo štyroch kovov, existuje bizmut, olovo, cín a kadmium, každý z týchto kovov má relatívne vysokú teplotu topenia, ale účinok Vzájomné zníženie teploty topenia funguje tak, že drevo zliatiny sa topí vo vriacej vode. Kto chce urobiť túto skúsenosť? Mimochodom, táto vzorka zliatinového dreva som si kúpil v Jerevan na čiernom trhu, ktorý pravdepodobne dá tejto skúsenosti ďalšiu chuť.
Leite vriacou vodou, a ja budem držať zliatinu dreva, a uvidíte, ako drevo zliatiny kvapky padnú do skla.
Drops Fall - Všetko je dosť. Roztopí sa pri teplotách teplej vody.
A tento efekt sa vyskytuje v jadre Zeme, kvôli tomu, teplota topenia železnej zliatiny. Ale teraz ďalšou otázkou je: ale stále sa jadro skladá? Vieme, že existuje veľa železa a existujú nejaké nečistoty svetelných prvkov, máme 5 kandidátov. Začali sme s najmenej pravdepodobnými kandidátmi - uhlíka a vodík boli považované za nasledované. Musím povedať, že až do nedávnej doby, len málo ľudí venovať pozornosť týmto kandidátom, obe boli považované za nepravdepodobné. Rozhodli sme sa to skontrolovať. S zamestnancom Moskvskej štátnej univerzity Zulfia Bazhanova sme sa rozhodli prevziať tento prípad, predpovedať stabilné štruktúry a stabilné karbidy a hydridy železa v podmienkach pozemného jadra. Urobili sme to aj pre silikón, kde neboli objavené žiadne špeciálne prekvapenie - a pre uhlík sa ukázal, že tieto zlúčeniny, ktoré boli považované za odolné počas mnohých desaťročí, v skutočnosti pri tlaku jadra, pôda sa ukázala byť nestabilná. Ukazuje sa, že uhlík je veľmi dobrým kandidátom, v skutočnosti len s jedným, môže vysvetliť mnoho vlastností vnútorného jadra zeme perfektné, na rozdiel od predchádzajúcich prác. Vodík sa ukázal byť pomerne zlým kandidátom, sám s vodíkom nemôže byť vysvetlený žiadnym majetkom pôdy jadra. Vodík môže byť prítomný v malých množstvách, ale nemôže byť hlavným prvkom nečistoty v jadre Zeme. Na hydridové hydrodes pod tlakom sme tiež našli prekvapenie - ukázalo sa, že existuje trvalo udržateľné spojenie so vzorcom, ktorý je v rozpore so školskou chémiou. Normálny chemik hydridového hydridového vzorca bude píše ako FEH 2 a FEH 3, všeobecne povedané, je stále pod tlakom FEH, a prišli s tým - skutočnosť, že FEH 4 sa môže vyskytnúť pod tlakom, sa stala skutočným prekvapením . Ak naše deti v škole budú písať FEH 4 vzorec, zaručujem, že dostanú dvakrát v chémii, s najväčšou pravdepodobnosťou, dokonca aj štvrtinu. Ukazuje sa však, že pod tlakom sa porušujú pravidlá chémie - a takéto exotické zlúčeniny sa vyskytujú. Ale, ako som povedal, pozdĺžne hydridy je nepravdepodobné, že záleží na vnútornej zemi, je nepravdepodobné, že je prítomný vodík v významných množstvách, ale s najväčšou pravdepodobnosťou uhlík.
A konečne, posledná ilustrácia, o plášu Zeme, alebo skôr o hranici jadra a plášťa, tzv. Vrstva D ", ktorá má veľmi zvláštne vlastnosti. Jednou z vlastností bola anizotropia šírenia seizmických vĺn, zvukové vlny: vo vertikálnom smere av horizontálnom smere rýchlosti sa výrazne líši. Prečo je to tak? Dlho som nemohol pochopiť. Ukazuje sa, že sa vo vrstve na hranici jadra a plášťa zeme vytvára nová štruktúra kremičitanu horečnatého. Podarilo sa nám pochopiť pred 8 rokmi. Zároveň sme a naši japonskí kolegovia zverejnili 2 diela vo vede a prírode, ktoré dokázali existenciu tejto novej štruktúry. Je možné vidieť okamžite, že táto štruktúra vyzerá úplne iná v rôznych smeroch a jeho vlastnosti by sa mali líšiť v rôznych smeroch - vrátane elastických vlastností, ktoré sú zodpovedné za distribúciu zvukových vĺn. S pomocou tejto štruktúry sa všetky tieto fyzické anomálie podarilo vysvetliť a dodávať problémy mnoho rokov. Bolo možné dokonca urobiť niekoľko predpovedí.
Najmä na menších planét, ako je ortuť a Mars, nebude žiadna vrstva ako vrstva D ". Na stabilizáciu tejto štruktúry nie je dostatok tlaku. Bolo možné tiež predpovedať, že ako ochladzovanie pôdy by táto vrstva mala rásť, pretože stabilita post-perovskite rastie so znížením teploty. Je možné, že keď bola Zem vytvorená, táto vrstva nebola vôbec, a narodil sa v ranom fáze vývoja našej planéty. A toto všetko možno chápať kvôli predpovede nových štruktúr kryštalických látok.
Replika z haly:Vďaka genetickému algoritmu.
ARTEM OGANOV:Áno, hoci to je posledný príbeh o post-perovskite pred predloženým vynálezom tejto evolučnej metódy. Mimochodom, narazila na vynález tejto metódy.
Replika z haly:Takže 100 rokov tohto genetického algoritmu, tam ešte neurobili.
ARTEM OGANOV:Tento algoritmus bol vytvorený ma a môj absolventský študent v roku 2006. Mimochodom, aby ste ho nazvali "genetické" nesprávne, tým viac správny názov je "Evlivational". Evolučné algoritmy sa objavili v 70. rokoch a našli použitie v mnohých oblastiach technológie a vedy. Napríklad vozidlá, lode a lietadlá sú optimalizované pomocou evolučných algoritmov. Ale pre každú novú úlohu je evolučný algoritmus úplne iný. Evolučné algoritmy nie sú jednou z metód, ale obrovská skupina metód, celá obrovská oblasť aplikovanej matematiky, a pre každý nový typ úloh, ktoré potrebujete vymyslieť nový prístup.
Replika z haly:Aká matematika? Genetika je.
ARTEM OGANOV:Toto nie je genetika - je to matematika. A pre každú novú úlohu potrebujete vymyslieť váš nový algoritmus od nuly. A ľudia sa skutočne snažili vymyslieť evolučné algoritmy a prispôsobili ich predpovedaniu kryštálových štruktúr. Ale vzali príliš doslova algoritmy z iných oblastí - a to nefungovali, takže sme museli vytvoriť novú metódu od nuly a ukázalo sa, že je veľmi silný. Hoci oblasť evolučných algoritmov existuje približne rovnako ako ja som aspoň od roku 1975, na predikciu kryštalických štruktúr, bolo potrebné dosť veľké úsilie na vytvorenie pracovnej metódy.
Všetky tieto príklady, ktoré som vám uviedol, ako pochopenie štruktúry látky a schopnosť predpovedať štruktúru látky vedú k konštrukcii nových materiálov, ktoré môžu mať zaujímavé optické vlastnosti, mechanické vlastnosti, elektronické vlastnosti. Materiály, ktoré tvoria krajinu Zeme a iných planét. V tomto prípade môžete vyriešiť celý rad zaujímavých úloh na počítači pomocou týchto metód. Obrovský príspevok k rozvoju tejto metódy a jeho aplikácie urobil mojich zamestnancov a viac ako 1 000 užívateľov našej metódy v rôznych častiach sveta. Všetci títo ľudia a organizátori tejto prednášky, a vy - pre vašu pozornosť - dovoľte mi, aby som srdečne poďakoval.
Boris Dolgin: Ďakujem ti veľmi pekne! Veľmi pekne ďakujem, Artyom, ďakujem vám veľmi pekne pre organizátorov, ktorí nám dali platformu pre túto verziu verejných prednášok, veľmi pekne ďakujem, čo som nás podporil v tejto iniciatíve, som si istý, že výskum Artem bude pokračovať, to znamená Tam bude nový materiál pre jeho prednášku. Pretože musím povedať niečo, čo znie dnes, v skutočnosti, v čase predchádzajúcich prednášok, v skutočnosti neexistoval, preto to dáva zmysel.
Otázka z haly:Povedz mi, prosím, ako zabezpečiť izbovú teplotu pri vysokom tlaku? Akýkoľvek systém plastickej deformácie je sprevádzaný výrobou tepla. Bohužiaľ, nehovoril o tom.
ARTEM OGANOV:Faktom je, že všetko závisí od toho, ako rýchlo ste komprimovali. Ak sa kompresia uskutočňuje veľmi rýchlo, napríklad v šokových vlnách, je nevyhnutne sprevádzané vykurovaním, prudká kompresia vedie k rastu teplôt. Ak ste pomalý kompresia, potom je vzorka dostatočne dostatočne na výmenu tepla s jej prostredím a prichádza do tepelnej rovnováhy s jeho médiom.
Otázka z haly:A vaša inštalácia umožnila urobiť?
ARTEM OGANOV:Experiment mi nevyužil, urobil som len výpočty a teóriu. Nedovoľujem sa na experiment na vnútornú cenzúru. A skúsenosť sa uskutočňovala v komorách s diamantovými kožami, kde je vzorka stlačená medzi dvoma malými diamantmi. V takýchto experimentoch má vzorka toľko času, aby sa dostal k tepelnej rovnováhe, že otázka tu nevyskytuje.
Artem Oganov, jeden z najcitlivejších mineralógov teoretických látok sveta, nám povedal o predpovede počítača, ktorá sa stala dosiahnuteľnou nie tak dávno. Predtým, táto úloha nebola možné rozhodnúť, pretože problém počítačového dizajnu nových materiálov zahŕňa považovaný za nevyriešený problém kryštálových štruktúr. Ale vďaka úsiliu Oganovej a jeho kolegovia sa podarilo priblížiť k tomuto snutiu a ich stelesňovali do reality.
Prečo je táto úloha dôležitá: predtým, boli nové látky vyvinuté na veľmi dlhú dobu a s množstvom úsilia.
ARTEM OGANOV: "Experimentátori idú do laboratória. Zmiešajte rôzne látky pri rôznych teplotách a tlakoch. Nových látok. Zmerať ich vlastnosti. Tieto látky spravidla nepredstavujú žiadny záujem, zamietnuté. A experimentári sa opäť snažia dostať trochu inú látku za iných podmienok, s mierne odlišnou zložením. A tak krok za krokom prekonávame mnohé zlyhania, strávime svoj život na tento rok. Ukazuje sa, že výskumníci, v nádeji na získanie jedného materiálu, stráviť obrovské množstvo úsilia, času, ako aj peňazí. Tento proces môže trvať roky. Môže to byť slepý koniec a nikdy nevedie k otvoreniu požadovaného materiálu. Ale aj keď vedie k úspechu, tento úspech je daný veľmi nákladnou cenou. "
Preto je potrebné vytvoriť takúto technológiu, ktorá by mohla spôsobiť bezchybné predpovede. To znamená, že nie je experimentovanie v laboratóriách, ale dať úlohu počítaču predpovedať, aký materiál bude mať zloženie a teplotu požadované vlastnosti za určitých podmienok. A počítač, otočenie početných možností, budú môcť odpovedať na aký druh chemického zloženia a ktorá štruktúra kryštálov bude reagovať na špecifikované požiadavky. Výsledkom môže byť taký, že požadovaný materiál neexistuje. Alebo nie je sami.
A potom vzniká druhá výzva, ktorej riešenie ešte nie je: Ako sa dostať tento materiál? To znamená, že chemické zloženie je kryštalická štruktúra pochopiteľná, ale stále nie je možné ju realizovať, napríklad v priemyselnom meradle.
Hlavnou vecou je, že je potrebné predpovedať, je kryštalická štruktúra. Predtým nebolo možné vyriešiť tento problém, pretože existuje mnoho možností pre umiestnenie atómov vo vesmíre. Ale prevažná časť nepredstavuje žiadny záujem. Tieto uskutočnenia atómov vo vesmíre sú dôležité, ktoré sú dostatočne stabilné a majú vlastnosti potrebné pre výskumného pracovníka.
Aké tieto vlastnosti sú: vysoká alebo nízka tvrdosť, elektrická vodivosť a tepelná vodivosť a tak ďalej. Kryštalárna štruktúra je dôležitá.
"Ak si myslíte, povedzme o tom istom uhlíku, pozrite sa na diamant a grafit. Chemicky to je tá istá látka. Ale vlastnosti sú úplne iné. Black Super RighMate Carbon a Transparentné Super Hard Diamond, - čo určuje rozdiel medzi nimi? Je to kryštalická štruktúra. Je to spôsobené jej jednou látkou je superhard, druhý je super. Jedným z nich je vodič prakticky kovu. Ďalším je dielektrika. "
Aby ste sa naučili predpovedať nový materiál, musíte sa najprv naučiť predpovedať kryštálovú štruktúru. Pre tento, OHANOV a jeho kolegovia v roku 2006 bol navrhnutý evolučný prístup.
"V tomto prístupe sa nesnažíme vyskúšať všetky nekonečné mnohé kryštálové štruktúry. Otestujeme ho krok za krokom, počnúc malým náhodným vzorkou, vo vnútri, ktorý hodnotíme možné riešenia, z ktorých najhoršie zlikvidujeme. A z najlepších, vyrábame dcérske spoločnosti. Dcérske spoločnosti sú realizované rôznymi mutáciami alebo rekombináciami - dedičnosťou, kde kombinujeme rôzne štrukturálne znaky zloženia z dvoch rodičov. Z toho dcérskou spoločnosťou je dcérska spoločnosť, detské chemické zloženie, dcérska spoločnosť. Tieto dcérske spoločnosti sa tiež hodnotia. Napríklad v stabilite alebo chemickom alebo fyzickom majetku, ktorá vás zaujíma. A tie, ktoré boli vyjadrené nepriaznivé, vyhodíme sme. Tí, ktorí sľubujú, dostávajú právo vyrábať potomstvo. Vyrábame mutáciu alebo dedičnosť ďalšej generácie. "
Takže krok za krokom, vedci pristupujú k optimálnemu materiálu pre nich z hľadiska tohto fyzického majetku. Evolučný prístup v tomto prípade funguje, rovnako ako Darwinian teória evolúcie, táto zásada Yoganov a jej kolegovia sa vykonávajú na počítači pri hľadaní kryštalických štruktúr, ktoré sú optimálne z hľadiska tejto vlastnosti alebo stability.
"Môžem tiež povedať (ale je to už len málo na pokraji hatgetizmu), že keď sme sa uskutočnili na prácu tejto metódy (mimochodom, rozvoj pokračuje. To bolo zlepšené viac a viac), experimentovali sme s rôznymi spôsobmi evolúcie . Snažili sme sa napríklad vyrábať jedno dieťa z dvoch rodičov, ale od troch alebo štyroch. Ukázalo sa, že aj ako v živote, optimálne vyrábať jedno dieťa od dvoch rodičov. Jedno dieťa má dvoch rodičov - otec a mama. Nie tri, nie štyri, nie dvadsaťštyri. Toto je optimistické ako v prírode aj na počítači. "
Yoganov patentoval svoju metódu a teraz si vychutnávajú takmer tisíce výskumníkov po celom svete a niekoľko najväčších spoločností, ako sú Intel, TOYOTA a FUJITSU. Toyota, napríklad podľa OGANOVA, už vynašiel nový materiál pre lítiové batérie, ktoré sa použijú na hybridné autá s pomocou tejto metódy.
Predpokladá sa, že diamant, ktorý je držiteľom nahrávania tvrdosti, je optimálnym superhardovým materiálom pre všetky aplikácie. Avšak, to nie je prípad, pretože v žľaze, napríklad, sa rozpúšťa, a v kyslíkovom médiu pri vysokých teplotách, horí. Všeobecne platí, že hľadanie materiálu, ktorý by bol ťažší diamant, znepokojenie ľudstva mnoho desaťročí.
"Jednoduchý výpočet počítača, ktorý bola vykonaná mojou skupinou, ukazuje, že takýto materiál nemôže byť. V skutočnosti, alternatívnym diamantom môže byť len diamant, ale v nano-kryštalickej forme. Ostatné materiály na poraziť diamant tvrdosti v štáte. "
Ďalším smerom skupiny OGANOVA je predpoveď nových dielektrických materiálov, ktoré by mohli slúžiť ako základ pre super-kondenzátory na ukladanie elektrickej energie, ako aj pre ďalšiu miniaturizáciu počítačových mikroprocesorov.
"Táto miniaturizácia skutočne spĺňa prekážky. Pretože existujúce dielektrické materiály sú zle udržiavané elektrické poplatky. Existujú únik. A ďalšia miniaturizácia je nemožná. Ak môžeme získať materiál, ktorý sa koná na kremíku, ale zároveň má oveľa vyššiu dielektrickú konštantu ako materiály, ktoré máme, môžeme túto úlohu vyriešiť. A máme dosť vážnu propagáciu aj v tomto smere. "
A posledná vec, ktorá robí Yoganov, je vývoj nových drog, to znamená, že ich predpoveď. To je možné z dôvodu skutočnosti, že vedci sa naučili predpovedať štruktúru a chemické zloženie povrchu kryštálov.
"Faktom je, že povrch kryštálu má často chemické zloženie, ktoré sa líši od samotnej podstaty kryštálu. Štruktúra je tiež veľmi často odlišná. A zistili sme, že povrchy jednoduchých, zdalo by sa, že kryštály oxidu (ako je oxid horečnatý), obsahujú veľmi zaujímavé ióny (ako napríklad peroxid ión). Taktiež obsahujú skupiny podobné ozónu pozostávajúcej z troch atómov kyslíka. To vysvetľuje jedno mimoriadne zaujímavé a dôležité pozorovanie. Keď osoba inhaluje jemné častice oxidových minerálov, ktoré sa zdali byť inertné, bezpečné a neškodné, tieto častice zohrávajú krutý vtip a prispievajú k rozvoju rakoviny pľúc. Je známe, že karcinogénna látka je azbest, ktorá je výlučne inertná. Takže, na povrchu tohto druhu minerálov ako azbest a kremeň (najmä kremenný), môžu byť vytvorené peroxid ióny, ktoré zohrávajú kľúčovú úlohu pri tvorbe a vývoji rakoviny. S pomocou našej techniky je tiež možné predpovedať podmienky, v ktorých by sa mohlo vyhnúť tvorbe tohto druhu častíc. To znamená, že je tu nádej dokonca nájsť liečbu a varovanie rakoviny pľúc. V tomto prípade hovoríme len o rakovine pľúc. A z úplne neočakávanej strany, výsledky nášho výskumu poskytli príležitosť pochopiť a môžu byť dokonca zabrániť alebo uzdraviť rakovinu pľúc. "
Ak zhŕňa, predikcia kryštalických štruktúr môže hrať kľúčovú úlohu pri konštrukcii materiálov pre mikroelektroniku a liečivá. Všeobecne platí, že takáto technológia otvára novú cestu v technológii budúcnosti, som si istý, že jogan.
Môžete si prečítať o ďalších smeroch laboratórneho artemie podľa odkazu, ale aby ste sa zoznámili so svojou knihou Moderné metódy predpovede kryštálovej štruktúry
