Предсказаны новые сверхтвердые материалы — Naked Science
4 минуты
Сколтех

Предсказаны новые сверхтвердые материалы

4.1

Группа ученых из Сколтеха применила методы машинного обучения для предсказания сверхтвердых веществ по кристаллической структуре. Помимо алмаза ученые обнаружили возможность существования нескольких десятков других сверхтвердых материалов.

Предсказаны новые сверхтвердые материалы / ©bipbap.ru

Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Applied Physics. Сверхтвердые материалы все чаще становятся предметом научных исследований, поскольку важны во многих отраслях, начиная от добычи нефти и заканчивая высокотехнологичным производством.

Для таких материалов обычно важны два свойства – твердость и устойчивость к растрескиванию. Первое показывает, насколько материал устойчив к разрушениям, в то время как второе свойство определяет способность материала сопротивляться развитию трещин.

Используя современные методы вычислительного материаловедения, материалы с необходимыми для индустрии свойствами можно находить прямо на компьютере. Чтобы применить эти методы к сверхтвердым материалам, необходима хорошая теоретическая модель, которая бы позволила вычислять соответствующие свойства.

Такую модель создал аспирант Центра энергетических технологий Сколтеха (Лаборатория компьютерного дизайна новых материалов) Ефим Мажник под руководством профессора Сколтеха и МФТИ Артема Оганова. В своей работе он использовал сверточные нейронные сети на графах – метод машинного обучения, позволяющий предсказывать свойства материала по его кристаллической структуре. Используя набор материалов с заранее известными свойствами, такие сети можно научить вычислять эти свойства для структур, которых они ранее не видели.

«Поскольку экспериментальных данных по твердости и трещиностойкости недостаточно для полноценного обучения таких моделей, мы использовали промежуточные свойства – упругие модули, данных по которым гораздо больше. Предсказывая значения таких модулей, мы смогли получить и искомые свойства, используя ранее созданную нами физическую модель», – рассказывает Ефим Мажник.

«В этой работе с помощью машинного обучения мы рассчитали твердость и трещиностойкость для более 120 тысяч известных и гипотетических кристаллических структур – для большинства из которых эти свойства никогда не изучались. Наша модель подтверждает, что алмаз является самым твердым из известных веществ, но также указывает на несколько десятков других потенциально высокотвердых или сверхтвердых материалов», – комментирует Артем Оганов. Работа поддержана грантом РНФ. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сколтех
134 статей
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.
Вчера, 09:45
4 минуты
Сергей Васильев

Глубоко в носоглотке ученые обнаружили новую — четвертую — пару крупных слюнных желез, о существовании которой ранее никто не подозревал.

11 часов назад
8 минут
Мария Азарова

Как показали авторы нового исследования, белок GATA6 участвует в регуляции волосяных фолликулов и может стать мишенью при лечении акне.

Вчера, 14:56
5 минут
Ольга Иванова

Международная группа ученых реконструировала события крупнейшего вымирания в истории Земли — пермско-триасового — и назвала ключевой, по ее мнению, фактор, который привел к катастрофе.

Вчера, 09:45
4 минуты
Сергей Васильев

Глубоко в носоглотке ученые обнаружили новую — четвертую — пару крупных слюнных желез, о существовании которой ранее никто не подозревал.

Позавчера, 12:21
4 минуты
Ольга Иванова

Международная группа ученых сделала рентгеновские снимки грудного отдела тела муравьев, проанализировав их мышцы и внутренний скелет. В результате исследователи выяснили, что сила этих насекомых связана с потерей способности летать.

16 октября
6 минут
Василий Парфенов

Несмотря на устоявшееся мнение, согласно которому газотурбинные двигатели (ГТД) почти достигли технологического совершенства и прироста характеристик более чем на единицы процентов в новых моделях ждать не стоит, инженеры продолжают искать способы радикально их улучшить. Компания GE Aviation уже до конца 2020 года собирается представить предсерийные экземпляры своих революционных силовых установок, которые должны быть на 20% долговечнее, на 35% экономичнее и будут иметь улучшенную на 80% энерговооруженность, чем предыдущие аналогичные модели.

28 сентября
29 минут
Александр Березин

Сентябрь 2020 года принес в Закавказье войну — столкновение Азербайджана и Нагорного Карабаха получило большой размах, общее число жертв, судя по всему, уже перевалило за сотню, а Ереван и Баку объявили мобилизацию (в Азербайджане — частичную). Объективного смысла в войне для самих участников нет. Баку не победит, но и Армения от конфликта ничего не выиграет. Пользу конфликт, однако, объективно принесет Турции, а также тем, кто поставляет в Азербайджан оружие. Возникает вопрос: почему война оказалась возможна, несмотря на дружественную позицию России к Армении, и зачем на нее пошли в Баку? И есть ли у Еревана разумный выход из назревающей бойни?

16 октября
6 минут
Денис Гордеев

Люди со второй и четвертой группами крови с большей вероятностью переболеют Covid-19 в тяжелой форме.

1 октября
39 минут
Александр Березин

После советской эпохи атомные реакторы перестали запускать в космос, но сегодня все постепенно меняется. К атомной энергетике для марсианских колоний примеривается Илон Маск, проекты лунных АЭС прорабатываются в России — и все несмотря на то, что в космосе условия для солнечной энергетики лучше, чем на нашей планете. Что заставляет космическую отрасль все чаще думать об атомных реакторах? Как ни странно, дело в том, что и ядерная энергетика в космосе становится еще важнее, чем на Земле. Попробуем разобраться почему.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: