Химия и науки о материалах

Искусственный интеллект помог химикам обнаружить новые стабильные формы кристаллов

С помощью искусственного интеллекта ученые узнали характеристики около двух миллионов форм кристаллов минерала эльпасолита. Исследователи смогли выявить 90 ранее не зафиксированных стабильных форм кристаллов, которые теперь рассматриваются в качестве новых материалов. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.

Эльпасолит (K2NaAlF6) является одним из наиболее часто встречающихся минералов, кристаллы которого состоят из четырех химических элементов. В зависимости от формы кристаллов и комбинаций этих элементов, минерал может обладать свойствами проводника, полупроводника или изолятора, а также флуоресцировать при воздействии радиации. Последнее из перечисленных свойств позволяет использовать минерал в детекторах ядерных излучений, без которых не обходятся томографы, рентгеновские аппараты и сканеры для досмотра пассажиров и багажа в аэропортах.

Теоретически предсказать, какие комбинации из четырех элементов будут отвечать устойчивым структурам эльпасолита - трудная задача. Химики из Базельского университета в Швейцарии решили эту проблему методом анализа данных с помощью искусственного интеллекта. Программа была в состоянии за один день описать характеристики двух миллионов кристаллических структур. Для сравнения, выполнение этих квантово-механических расчетов на суперкомпьютере заняло бы более 20 миллионов часов. Благодаря этому методу исследователи обнаружили 90 новых термодинамически устойчивых кристаллических форм эльпасолита, которые в скором времени найдут практическое применение.

Ученые ввели характеристики кристаллов в базу данных проекта по материалам (Materials Project). США запустило этот проект в 2011 году с целью изучать свойства различных материалов, а также находить новые перспективные материалы.