В ЮФУ разработали методику, позволяющую с высокой точностью наблюдать изменения структуры материалов в ходе технологических процессов — Naked Science
15 июня
ЮФУ

В ЮФУ разработали методику, позволяющую с высокой точностью наблюдать изменения структуры материалов в ходе технологических процессов

4.5

Коллектив ученых Южного федерального университета разработал методику суперкомпьютерного анализа больших данных, получаемых в ходе экспериментов на установках мега-сайенс – источниках синхротронного излучения. Это позволяет с высокой точностью наблюдать изменения структуры материалов (в том числе, золота) в ходе реальных технологических процессов.

В ЮФУ разработали методику, позволяющую с высокой точностью наблюдать изменения структуры материалов в ходе технологических процессов / ©Пресс-служба ЮФУ

Источники синхротронного излучения сегодня формируют мощную исследовательскую инфраструктуру для проведения исследований и разработок в области наук о материалах. С использованием синхротронов исследователи со всего мира изучают не только строение и свойства отдельного материала, но и создают новые уникальные материалы, управляют их свойствами и функциональными характеристиками, влияют на протекающие в них процессы, в том числе, на взаимодействие созданных веществ с биологическими тканями, оптимизируя их действие на раковые опухоли, вирусы и позволяя создавать новые методики диагностики.

В свою очередь, развитие исследований и разработок с использованием источников синхротронного излучения потребовало поиска ранее неизвестных эффектов и разработки совершенно новых технологий. Сегодня ученые могут проводить рентгеновские эксперименты по исследованию материалов и их свойств с временным разрешением в фемтосекунду (это миллионная часть от миллиардной части секунды).

С ростом технологических возможностей синхротронов возрастают и объемы получаемых в ходе экспериментов данных. Обработка больших данных после экспериментов занимает у исследователей не один месяц, а полученные результаты не всегда позволяют сделать окончательный вывод с требуемой достоверностью.

Группа исследователей ЮФУ (Международного исследовательского института интеллектуальных материалов и Института математики, механики и компьютерных наук имени И. И. Воровича) стала одной из первых в мире, кто решил применить технологии машинного обучения и искусственного интеллекта к анализу большого объема данных, получаемых в ходе экспериментов на источниках синхротронного излучения.

«Мы разрабатываем материалы для применения в области катализа (ускорения химических реакций) и хранения энергии. Чтобы контролировать процесс синтеза на каждой его стадии, мы применяем рентгеновскую и оптическую спектроскопию. Так, методы машинного обучения позволяют проводить диагностику данных в режиме реального времени. Наша работа существенно повышает достоверность и точность анализа получаемых в ходе экспериментов данных», – рассказал научный руководитель направления ЮФУ Александр Солдатов.

В рамках одного из разделов исследования при оптимизации характеристик наночастиц редких металлов, например золота, учеными ЮФУ была создана база данных, содержащая большое количество теоретических спектров для различных типов наночастиц. Алгоритм машинного обучения искал численные и аналитические зависимости между структурой наночастиц (диаметр, длина) и характерными деталями спектра (положения максимумов, площади пиков и другое).

©Пресс-служба ЮФУ

Авторы впервые оценили точность предсказания размеров и формы наночастиц золота по оптическим спектрам и разработали методику анализа смесей наночастиц разного размера. Создание подобной методики анализа оптических данных с применением технологий машинного обучения позволит существенно ускорить разработку новых материалов.

Отметим, что исследования на научных установках мега-класса в области материаловедения для наукоемких производственных технологий выделены как ключевое направление Федеральной научно-технической программы развития синхротронных и нейтронных исследований на 2019-2027 годы.

Разработкой ученых ЮФУ уже заинтересовались представители Европейского центра синхротронных исследований ESRF, которые планируют развивать систему онлайн-диагностики состояния синтезируемых материалов. Работа опубликована в журнале J. Phys. Chem. C и поддержана Минобрнауки России в рамках государственного задания в сфере научной деятельности.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Южный федеральный университет образован в рамках национального проекта "Образование" распоряжением Правительства Российской Федерации от 23 ноября 2006 года N1616-р (pdf) и приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 4 декабря 2006 года N1447 путем присоединения к Ростовскому государственному университету трех вузов: Таганрогского государственного радиотехнического университета, Ростовского государственного педагогического университета, Ростовской государственной академии архитектуры и искусств.
Вчера, 14:34
Илья Ведмеденко

Осведомленный источник ТАСС сообщил, что опытный образец перспективного стратегического бомбардировщика нового поколения соберут к 2023 году. Ранее стало известно, что в России изготовили первый образец двигателя для нового самолета.

Вчера, 11:54
Александр Березин

Среди полностью привитых препаратом от центра «Вектор» процент заболевших Covid-19 слабо отличим от процента заболевших среди тех, кто не прошел вакцинацию. В то же время среди привитых другими вакцинами этот показатель в несколько раз ниже, чем среди непривитых.

Вчера, 20:51
Илья Ведмеденко

Bell показала концепты скоростных аппаратов, способных зависать в вертолетном режиме. Предполагается, что они будут иметь скорость, сравнимую с реактивными самолетами.

1 августа
Мария Азарова

Исследование микробиома кишечника, проведенное японскими и американскими учеными, предоставляет один из потенциальных ключей к долголетию и лечению бактериальных инфекций.

28 июля
Мария Азарова

Член Северо-Западной организации Федерации космонавтики России Александр Хохлов рассказал о проблемах, сопровождающих модуль «Наука» на пути к МКС, и объяснил, почему на долгожданную стыковку будет всего одна попытка.

29 июля
Сергей Васильев

В Канаде обнаружили окаменелости, поразительно похожие на скелет морских губок и при этом на миллионы лет старше Кембрийского взрыва, когда появились современные типы животных.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
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: