Искусственный интеллект помог найти более 200 перспективных катализаторов из одноатомных сплавов
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.
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.
Telegram 
Дзен 
VK Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Ученые выяснили, что золото владеет уникальной «техникой самообороны», которая защищает его от потускнения. Оказалось, атомы на поверхности этого металла способны самостоятельно перестраиваться в особые защитные структуры. Такой невидимый барьер блокирует контакт с кислородом и подавляет процесс окисления в триллион раз эффективнее, чем поверхность любого другого металла.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно