В Сколтехе использовали методы машинного обучения для улучшения каталитических свойств сплавов — Naked Science
16.11.2020
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.
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, 06:30
Мария Азарова

Ученые проверили содержание побочных продуктов дезинфекции в чае, который заваривали водопроводной или наночистой водой с хлором. Уровни этих соединений в напитке были ниже, чем в самой воде, однако большинство из них оказались неизвестны исследователям — как и их воздействие на здоровье человека.

Вчера, 14:35
Алиса Гаджиева

Ученые из Института археологии и этнографии Сибирского отделения РАН обнаружили городище Шилкинской системы.

Позавчера, 15:14
Ольга Иванова

Американские исследователи выяснили, что в женских тампонах содержатся летучие органические соединения, которые влияют на присутствие этих веществ в моче. Интересно, что в прокладках их содержание значительно ниже.

11 сентября
Алиса Гаджиева

Необычное погребение обнаружили во время работ по устройству пруда в гольф-клубе.

Вчера, 06:30
Мария Азарова

Ученые проверили содержание побочных продуктов дезинфекции в чае, который заваривали водопроводной или наночистой водой с хлором. Уровни этих соединений в напитке были ниже, чем в самой воде, однако большинство из них оказались неизвестны исследователям — как и их воздействие на здоровье человека.

13 сентября
Сергей Васильев

Европейские биологи обнаружили, что лекарства могут накапливаться в клетках кишечной микрофлоры, меняя количество и сроки попадания препарата в организм человека.

3 сентября
Алиса Гаджиева

Два бронзовых тарана и свинцовые пули обнаружили на месте битвы при Эгатских островах, состоявшейся почти 23 века назад.

11 сентября
Алиса Гаджиева

Необычное погребение обнаружили во время работ по устройству пруда в гольф-клубе.

17 августа
Александр Березин

Наши леса вновь горят, сообщают СМИ. На вид все ясно: лес гибнет и скоро погибнет окончательно. Если бы не одно «но»: согласно научным работам в рецензируемых журналах, биомасса наших лесов за 26 лет выросла почти на 39%. А это совершенно немыслимый, рекордный прирост — что, конечно, не отменяет ущерб от пожаров для населенных пунктов. Кому верить: дыму пожаров со страниц СМИ или ученым? И почему борьба властей с пожарами, скорее всего, сделает ситуацию еще хуже? Попробуем разобраться.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

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

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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: