Imitācijas "saplaisā" kristāla struktūra

Prognozēšana paver jaunas piemērošanas iespējas

Kalcija karbonāta kristāls DOE
lasīt skaļi

Izmantojot speciāli izstrādātu algoritmu, pētnieki ir spējuši paredzēt kristāla režģu struktūru, neiekļaujot eksperimentālos datus. Šis atklājums kristālu struktūras attīrīšanā paver iespējas farmaceitiskiem nolūkiem, ļoti cietu materiālu ražošanai un ģeofizikālo procesu izpētei Zemes apstākļos.

Līdz šim nav bijis iespējams paredzēt kristāla struktūras ar datoru par saprātīgām datora enerģijas un finanšu resursu izmaksām. Tādējādi pat kristāliem ar relatīvi maziem atomiem šūnas vienībā ir neskaitāmas struktūras iespējas. Tagad Artemam Oganovam no ETH Cīrihes kristalogrāfijas laboratorijas kopā ar ETH studentu Kolinu Stiklu ir izdevies izstrādāt jaunu simulācijas metodi. Tas ļauj ātri un ticami paredzēt kristāla struktūras.

Metode izmanto divu pētnieku izstrādātu programmatūru, kuras pamatā ir tā sauktais evolūcijas algoritms. Tādējādi tiek aprēķinātas kristāla struktūras noteiktā temperatūras un spiediena apstākļos, iepriekš datoram nepiesniedzot eksperimentālos datus.

Jaunā rēķinu metode ģenerē un novērtē struktūras. Tātad sliktie tiek filtrēti, un labie tiek izmantoti jaunu struktūru izveidošanai. Visbeidzot, aprēķina beigās ir kristāla struktūra, kas dotajos apstākļos ir stabila. Šī metode ir ātrāka un uzticamāka nekā jebkura iepriekšējā. Viņu potenciāls slēpjas faktā, ka tiem nepieciešama daudz mazāka datora ietilpība un tie var apsvērt vairāk atomu uz vienu kristāla vienību.

Pateicoties šai jaunajai simulācijas metodei, Artjoms Oganovs īsā laikā spēja paredzēt kaļķu (kalcija karbonāta, CaCO3) kristāla struktūru ārkārtējos apstākļos, kas dominē zemes iekšienē. Liela spiediena un augstas temperatūras ietekmē kaļķi kļūst par aragonītu. Palielinoties spiedienam, šī minerāla struktūra mainās uz post-aragonītu, kura struktūra nav paredzēta. displejs

ETH Cīrihes pētnieks spēja novērst jauno zināšanu trūkumu. Pētījuma rezultāti tiks publicēti 2005. gada beigās sadaļā "Zemes un planētas zinātnes vēstules". Kristāla struktūru prognozes nākotnē var izmantot aptiekā vai īpaši cietu materiālu ražošanā. Divi ETH Cīrihes pētnieki jau strādā pie algoritma uzlabošanas, lai nākotnē viņi varētu paredzēt struktūras ar simtiem vai pat tūkstošiem atomu uz vienības šūnu.

(ETH Cīrihe, 2005. gada 23. decembris - NPO)