В Сколтехе использовали методы машинного обучения для улучшения каталитических свойств сплавов — Naked Science
7 минут
Сколтех

В Сколтехе использовали методы машинного обучения для улучшения каталитических свойств сплавов

4.1

Исследователи из Сколтеха и их коллеги из Германии и США изучили свойства и поведение сплава палладия и меди при изменении температуры и концентрации водорода. Полученные результаты можно использовать для разработки катализаторов.

В Сколтехе использовали методы машинного обучения для улучшения каталитических свойств сплавов / ©news2world.net

Исследование опубликовано в Journal of Applied Physics. Материалы на основе сплавов переходных металлов могут обладать каталитической способностью, поэтому их широко используют в таких химических реакциях, как гидрирование диоксида углерода (CO2) и получение метанола из диоксида углерода.

Эффективность этих катализаторов можно существенно повысить, если использовать сплав более дорогого реактивного элемента с другим, более дешевым и более инертным элементом. В качестве примера такого катализатора можно привести сплав палладия (Pd) и меди (Cu), в котором отдельные атомы палладия располагаются в решетке меди.

Исследователи Центра энергетических технологий Сколтеха (CEST) Чжун-Кан Хань, Дебалая Саркер и Сергей Левченко совместно с коллегами из университетов Германии и США промоделировали свойства сплава палладий-медь из первых принципов, используя машинноe обучениe для предсказания распределения атомов палладия на поверхности из меди в зависимости от парциального давления и температуры водорода.

«Каталитически активные центры на поверхности создаются только атомами палладия, поэтому важно знать, какое количество этих атомов будет находиться на поверхности при соответствующих температурах и парциальных давлениях водорода», − рассказывает Сергей Левченко.

По его словам, для расчета энергий множества атомных конфигураций палладия в решетке меди в присутствии адсорбированного водорода требуются колоссальные вычислительные ресурсы, поэтому в данном исследовании ученые решили использовать более удобную для работы суррогатную модель кластерного разложения. «Эта модель позволяет за считанные секунды оценить энергию миллионов конфигураций.

Наша система гораздо сложнее, чем те, которые обычно исследуют с использованием метода кластерных разложений. В данном случае мы исследовали поверхность сплава, где на стабильность различных атомных конфигураций оказывают влияние адсорбаты из газовой фазы. Именно поэтому мы использовали метод машинного обучения, основанный на сжатом зондировании (он широко применяется для сжатия изображений) и разработали на его основе высокоточную предсказательную суррогатную модель», − поясняет Левченко.

Ученые установили, что адсорбция водорода действительно оказывает существенное влияние на концентрацию атомов палладия в верхнем слое поверхности из меди (Cu (111)). «При низких парциальных давлениях и повышенных температурах водорода палладий остается преимущественно на поверхности, а при более высоких давлениях и более низких температурах палладий, наоборот, удаляется от поверхности под воздействием адсорбции водорода», − поясняет Левченко.

Авторы надеются, что полученные результаты откроют новые возможности для создания металлических сплавов с улучшенными каталитическими свойствами благодаря учету динамики изменений в составе и структуре материалов в реальных условиях эксплуатации. В работе принимали участие исследователи из Берлинского университета им. Гумбольдта (Германия) и Питтсбургского университета (США). 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сколтех
172 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, 18:50
7 минут
Василий Парфенов

С момента появления систем автономного вождения многие задавались вопросом: а как они будут выглядеть в идентичных условия? К счастью, у нас наконец-то появилась возможность сравнить два самых известных автомобильных автопилота: системы разработки Tesla и Waymo — дочерней структуры Alphabet, владеющей Google. Машины проехали по одному маршруту, но сделали это совершенно по-разному, что весьма удивляет.

Вчера, 19:26
10 минут
Мария Азарова

Исследование предоставило доказательства более плохого состояния костей тех, кто придерживается веганской диеты. Также исследователи обнаружили комбинацию биомаркеров, связанных с питанием, которые могут способствовать здоровью костной ткани.

Вчера, 18:20
5 минут
Илья Ведмеденко

Согласно решению Арбитражного суда Амурской области, строительство стартового комплекса «Ангара» на Восточном должны приостановить. Напомним, стартовый стол создают под тяжелую ракету «Ангара-А5», которую хотят применить для испытаний космического корабля нового поколения.

2 марта
42 минуты
Редакция

Все знают, что нефть — это углеводороды. Но из чего она образовалась? Правда ли, что из динозавров? И сколько миллионов лет нефти, из которой сегодня делают бензин и сотни других важных окружающих нас вещей? Разбираемся, какие запасы нефти залегают в России и сколько их осталось, почему их до сих пор не добыли, а также, как это связано с существами, которые жили миллионы лет назад.

2 марта
5 минут
Сергей Васильев

Моделирование показало, что через миллиард лет атмосфера нашей планеты переживет резкие изменения и потеряет весь свой кислород, отбросив жизнь к древнейшим анаэробным формам.

Вчера, 07:05
10 минут
Василий Парфенов

Американские исследователи проанализировали данные опросов молодежи в возрасте от 18 до 23 лет с 2007 по 2017 год и обнаружили несколько факторов, коррелирующих с общей тенденцией к снижению популярности случайного секса, то есть нерегулярных половых связей вне постоянных романтических отношений. Среди наиболее заметных — возросшая вовлеченность в компьютерные игры, жизнь под одной крышей с родителями и меньшее употребление алкоголя.

26 февраля
10 минут
Василий Парфенов

Даже при разработке точнейших научных инструментов случаются разные технические сюрпризы — и хорошо, если приятные. К счастью, именно так вышло на этот раз. Ученые получили очередную порцию данных с космического аппарата Parker Solar Probe и здорово удивились. На сделанном в оптическом диапазоне снимке ночной стороны Венеры видны детали поверхности, обычно скрытые плотными облаками. Теперь предстоит решить загадку: либо камера оказалась чувствительна к инфракрасному диапазону излучения, либо случайно обнаружилось «окно» для наблюдений через атмосферу этой планеты.

21 февраля
20 минут
Василий Парфенов

Кого и что только ни успели уже обвинить в технологической катастрофе, которая произошла на этой неделе в США. Но эмоции плавно оседают, и начинают появляться первые результаты разбирательства. А они порой вызывают искреннее недоумение, честно говоря.

15 февраля
9 минут
Василий Парфенов

Новость, которую странно публиковать на серьезном научно-популярном портале, но от реальности не убежишь. Уфологи всего мира могут радоваться: американские военные официально признали, что изучали места крушения НЛО и в их распоряжении есть некие аномальные объекты, свойства которых выходят за рамки известных науке материалов.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: