• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
19.05.2021
Сколтех
1
1 111

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 / Автор: Никита Тарасов

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.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Вчера, 12:00
НИУ ВШЭ

Международная команда исследователей с участием ученых из НИУ ВШЭ изучила, как люди, владеющие двумя языками (билингвы), ассоциируют время с пространством. Оказалось, что и в первом, и во втором языке они связывают прошлое с левой частью пространства, а будущее — с правой. При этом чем выше уровень владения вторым языком, тем сильнее выражена эта связь.

Вчера, 10:00
ПНИПУ

Среди технологических операций резания сверление играет особую роль. Это самый распространенный и экономически выгодный метод получения отверстий различных размеров. При этом для создания отверстий с соотношением глубины к диаметру более 10 единиц требуется специальное оборудование, режущий инструмент и особая технология. Ученые ПНИПУ создали динамическую математическую модель для управления системой обработки сверлением. Ранее этот процесс рассматривался только в «статике» и без учета податливости технологической системы. Разработка позволит получать точные и качественные технологические отверстия для различных промышленных деталей.

Позавчера, 11:35
Полина Меньшова

Лечение антидепрессантами и психотерапия — два основных метода борьбы с депрессией и тревожными расстройствами. Их эффективности посвящено множество исследований с неодинаковыми результатами, а многие специалисты считают, что пользу принесет только сочетание медикаментозной терапии и работы с психотерапевтом. Ученые из США провели метаанализ существующих научных публикаций по теме и выявили наиболее эффективные тактики, облегчающие симптомы депрессии.

Позавчера, 18:26
Татьяна

Исследуя глубоководные сообщества в районе Тихого океана, богатом железомарганцевыми конкрециями, ученые из Великобритании неожиданно обнаружили новый источник кислорода. Теперь они опасаются, что разработка этих месторождений может нарушить сложившиеся экосистемы.

Позавчера, 16:20
Татьяна

Врачи давно знают, что во время каникул и праздников растет число пациентов с нарушениями работы сердца. Причина — в неумеренном пьянстве. Две группы ученых показали, как спиртное вызывает мерцательную аритмию, а также предупредили о рисках для женщин, принимающих гормональную заместительную терапию.

17 июля
Игорь Байдов

Команда китайских инженеров разработала модель магнитоэлектрического генератора, способного эффективно преобразовывать энергию падающих капель в электричество. Устройство может быть полезно для районов с повышенной сезонной влажностью. Разработка ученых в теории выглядит перспективно, но вызывает некоторые вопросы. В частности, пока не ясно, можно ли найти ей практическое применение.

25 июня
Игорь Байдов

Ученые из Китая и Бельгии воссоздали в лаборатории условия, существовавшие на Меркурии четыре миллиарда лет назад, и выяснили, что они были идеальными для образования слоя алмазов, который с течением времени становился лишь толще.

1 июля
Александр Березин

Необычный биологический вид, по оценке авторов новой научной работы, пригоден для заселения четвертой планеты без каких-либо предварительных условий — уже в том виде, в котором он существует сейчас. Поскольку речь идет о фотосинтетическом организме, он способен нарабатывать существенное количество кислорода. Интересно, что кандидат на терраформирование Марса сохранил жизнеспособность после месяца в жидком азоте.

12 июля
Александр Березин

Falcon 9 Block 5 впервые за три сотни запусков дал частично неудачный полет. Ракета выводила 20 спутников компании SpaceX, с 15 связь уже пропала, еще пять могут быть потеряны в ближайшее время.

[miniorange_social_login]

Комментарии

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

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

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

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