Для улучшения свойств сплавов использовали методы машинного обучения

Международная команда исследователей изучила свойства и поведение сплава палладий-медь при изменении температуры и концентрации водорода. Полученные результаты актуальны для разработки катализаторов. Исследование опубликовано в Journal of Applied Physics.

Материалы на основе сплавов переходных металлов иногда обладают каталитической активностью. Из эффективность можно существенно повысить, если использовать сплав более дорогого реактивного элемента с другим, более дешевым и более инертным. В качестве примера можно привести сплав палладия (Pd) и меди (Cu), в котором отдельные атомы палладия располагаются в решетке меди. Исследователи Центра энергетических технологий Сколковского института науки и технологий совместно с коллегами из университетов Германии и США промоделировали свойства сплава палладий-медь, используя методы машинного обучения 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. Однако 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 нашем 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», — рассказывает один из авторов исследования Сергей Левченко.

Ученые выяснили, что адсорбция водорода действительно оказывает существенное влияние на концентрацию атомов палладия в верхнем слое поверхности из меди. 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. Авторы надеются, что полученные результаты откроют новые возможности для создания металлических сплавов с улучшенными каталитическими свойствами.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.