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 Одной из главных анатомических особенностей эволюции рода Homo считается резкое увеличение объема черепной коробки за последние примерно два миллиона лет. За это время она в среднем увеличилась в три раза. Однако авторы нового исследования поставили под сомнение традиционную гипотезу, согласно которой этот процесс был результатом естественного отбора. По их мнению, он мог оказаться случайностью.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Британские палеонтологи установили, что самый первый окаменелый фрагмент динозавра, когда-либо найденный в Антарктиде, принадлежал титанозавру. Эта группа длинношеих ящеров-завроподов включает в себя самых огромных сухопутных существ, когда-либо ходивших по земле.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
В 2025 году детекторы гравитационных волн уловили потенциальное слияние черных дыр крайне малой массы. Ученые из Университета Майами считают, что участники того события могут открыть новое направление в исследовании темной материи.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
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.
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