19 мая
Сколтех
1

Искусственный интеллект помог найти более 200 перспективных катализаторов из одноатомных сплавов

4.4

Исследователи Сколтеха и их коллеги из Китая и Германии представили новый алгоритм для поиска катализаторов на основе одноатомных сплавов (SAAC). С помощью нового алгоритма уже удалось найти более 200 потенциальных катализаторов. В результатах исследования фактически содержится готовый «рецепт» для быстрого поиска оптимальных SAAC различного назначения.

Искусственный интеллект помог найти более 200 перспективных катализаторов из одноатомных сплавов / ©Getty images

Статья с описанием новой разработки опубликована в журнале Nature Communications. В катализаторах из одноатомных сплавов отдельные атомы редких и дорогих металлов, например, платины, распределены по инертной металлической основе.

Такие катализаторы демонстрируют высокую эффективность и избирательность во многих каталитических реакциях, включая селективное гидрирование, дегидрирование, реакции образования C-C и C-O связей, восстановление NO и окисление CO, что позволяет использовать их для таких промышленно важных реакций, как гидрирование органических молекул с целью преобразования в более ценные продукты.

«Эффективность SAAC в таких реакциях обусловлена эффектом совместной работы компонентов сплава, которые обеспечивают диссоциацию молекул водорода, при этом не допуская слишком сильного связывания атомов водорода. Однако известно не так много одноатомных катализаторов, которые одновременно обладали бы стабильностью и каталитической активностью. Это связано с тем, что до сих пор они создавались методом проб и ошибок.

Даже среди бинарных сплавов существуют тысячи SAAC с различными сочетаниями металлов и разными поверхностными срезами. При таком количестве вариантов метод проб и ошибок оказывается крайне неэффективным», – отмечает старший преподаватель Центра энергетических технологий Сколтеха (CEST) Сергей Левченко.

Левченко и его коллеги смогли найти точные модели машинного обучения на основе данных вычислений из первых принципов, описывающие энергию связей атомов водорода, энергию диссоциации молекул и энергию сегрегации разбавленного компонента SAAC. В результате ученым удалось создать гораздо более быстрый (по скорости в тысячу раз превосходящий вычисления из первых принципов) и при этом надежный способ прогнозирования каталитических свойств для тысяч катализаторов SAAC.

«Наша модель обеспечивает корректную оценку характеристик SAAC, протестированных экспериментальным путем. С помощью этой модели мы предсказали свойства более пяти тысяч SAAC и выявили свыше двухсот новых SAAC, которые по своим характеристикам и стабильности превосходят существующие катализаторы», – отмечается в статье.

С помощью искусственного интеллекта ученые смогли извлечь из вычислительных данных важные параметры (дескрипторы), которые хорошо коррелируют с каталитическими характеристиками SAAC и при этом очень быстро вычисляются. Исследователям удалось не только создать готовые для практического использования модели, но и разработать новую методологию на основе машинного обучения для определения комбинаций физических свойств материалов, при которых можно добиться очень высоких каталитических характеристик.

«Разработанную методологию можно легко адаптировать для создания новых функциональных материалов для различных целей, включая электрокатализ (реакции восстановления кислорода и выделения водорода), топливные элементы, риформинг метана и реакция конверсии водяного газа», – рассказывает Сергей Левченко.

Исследование проводилось с участием специалистов Института генома материалов Шанхайского университета, Берлинского технического университета, Объединенной лаборатории BasCat − UniCat BASF и Шанхайского института перспективных исследований Китайской академии наук.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.
22 октября
Александр Березин

Повелители тундростепей Евразийского континента, оказывается, вовсе не вымерли с концом ледникового периода. Вопреки тому, что считалось ранее, они выжили — как минимум на Таймыре и как минимум до 1900 года до нашей эры. А это на много веков позже постройки пирамиды Хеопса. Получается, человек не привел мамонта к вымиранию? Или, напротив, нашел затерянные на Таймыре остатки вида и уничтожил их совсем недавно? Это сложный вопрос, от которого зависит ответ на другой: могут ли слоны заселить Север России и в наши дни?

10 часов назад
Мария Азарова

Ученые получили снимок планеты 2M0437b, которая сформировалась не более пяти миллионов лет назад и до сих пор остается чрезвычайно горячей.

22 октября
Ольга Иванова

Отечественная палеонтология похожа на старушку-пенсионерку. Она собирает старье, ей вечно не хватает денег, но судьба ее мало кого волнует. Особенно государство и большой бизнес. Naked Science рассказывает, как семья из Крыма пытается спасти уникальный палеонтологический музей, в Благовещенске кости динозавров мокнут под дождем, а в Сибири мамонтов давят бульдозерами.

19 октября
Илья Ведмеденко

В КНР испытали монолитный твердотопливный ракетный двигатель, имеющий самую большую тягу в мире. Разработка изделия важна для создания ракет тяжелого класса.

22 октября
Александр Березин

Повелители тундростепей Евразийского континента, оказывается, вовсе не вымерли с концом ледникового периода. Вопреки тому, что считалось ранее, они выжили — как минимум на Таймыре и как минимум до 1900 года до нашей эры. А это на много веков позже постройки пирамиды Хеопса. Получается, человек не привел мамонта к вымиранию? Или, напротив, нашел затерянные на Таймыре остатки вида и уничтожил их совсем недавно? Это сложный вопрос, от которого зависит ответ на другой: могут ли слоны заселить Север России и в наши дни?

22 октября
Алиса Гаджиева

Археологи обнаружили доказательства того, что доисторическое строение возрастом в 11 тысяч лет использовали для церемониальных действий, а потом преднамеренно засыпали землей.

13 октября
Мария Азарова

Анализ образцов крови, взятых у российских космонавтов до и после их полета на МКС, показал, что длительное пребывание в космосе может провоцировать повреждение мозга.

12 октября
Алиса Гаджиева

Две тысячи лет назад многие сооружения строили лучше, чем сегодня.

27 сентября
Мария Азарова

Новое исследование генетиков из Германии и Италии, похоже, помогло найти ответ на вопрос, который занимал ученых свыше двух тысяч лет: откуда взялись этруски?

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

-
0
+
Эх, накатал полотно тут, а оно не запостилось и пропало.
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: