Регистрация Войти
Вход на сайт

«Цифровой алхимик» создает новые материалы с помощью компьютера

6 февраля 2014 22:15

«Цифровой алхимик» создает новые материалы с помощью компьютераСерж Нахмансон утверждает, что он — цифровой алхимик. Бывший ученый Аргоннской национальной лаборатории специализируется на проектировании и открытии новых многофункциональных материалов с помощью компьютера.

Нахмансон тратит огромное количество времени в своей исследовательской лаборатории, кропотливо настраивая тождества отдельных атомов и изменяя их химические связи в попытке собрать новые образцы материалов, которые будут обладать превосходными физическими или химическими свойствами. Эти виртуальные материалы могут демонстрировать повышенную электропроводность или механическую прочность. В некоторых случаях может быть создан совершенно новый материал, который будет значительно отличаться от всего, что существует на сегодняшний день.

Рациональный дизайн

«Я считаю себя цифровым алхимиком», — рассказал Нахмансон ресурсу uconn.edu, присоединившийся к школе UConn в августе прошлого года. — «Мы пытаемся разработать новые материалы на компьютере и хотим сделать это максимально рационально. То есть, в отличие от подхода эдисонцев, когда вы выпекаете случайные соединения в 100 различных печей в надежде найти что-то интересное по счастливой случайности, мы не действуем наобум».

Нахмансон — один из трех новых преподавателей, специализирующихся на вычислительной теории материалов и присоединившихся к институту наук о материалах UConn за последние два года. Это достаточно новый факультет.

Геномика материалов крайне важна. Два года назад американский президент Барак Обама поощрил инициативу по геномике материалов, тем самым дав возможность частной промышленности и академическим институтам ускорять свои разработки и делиться исследованиями в целях стимулирования инноваций — так же как и генетики делятся общими данными о ДНК в рамках проекта об исследовании генома человека.

Важность интуиции

Исследование Нахмансона тесно связано с работой экспериментаторов, которые выращивают и описывают материалы и наноструктуры, которые он создает.

«Идея состоит в том, чтобы найти то, что уже существует в природе и хорошо нам известно, а после изучить его в мельчайших деталях, чтобы узнать о материале все: как он себя ведет, что делает», — говорит Нахмансон. — «В конце концов, вы можете узнать достаточно, чтобы понять, как изменить соединение, чтобы создать лучшую версию. Иногда вы удивляетесь тому, что внесенные изменения привели к чему-то удивительному».

Нахмансон видит в своей работе стремление к сатори, термину японских буддистов, который означает «внезапное просветление».

«Несмотря на ряд новых вычислительных стратегий, которые помогают нам в том, что мы называем «рациональным дизайном материалов», лучший инструмент — это наша интуиция, которая помогает угадать химические и физические свойства материалов», — говорит Нахмансон. — «Нам нужно усовершенствовать свою интуицию, пока процесс открытия материалов не станет простым вместо кропотливого. Только тогда можно будет сказать, что наше состояние сатори, наше просветление, наконец достигнуто».

Работая с сотрудниками в Аргоннской лаборатории и Университете Иллинойса в Чикаго, Нахмансон недавно получил грант в 250 000 долларов от Национального фонда науки, направленный на изучение путей замены свинца оловом в пьезоэлектрических и сегнетоэлектрических материалах, которые обычно используются в гидроакустических приборах, датчиках и микроэлектронике. Дело в том, что свинец токсичен. Однако он обладает определенными уникальными электрохимическими свойствами, которые трудно заменить. С другой стороны, олово является экологически безопасным, однако требует некоторого цифрового алхимического вмешательства (в виде новых индивидуальных соединений), чтобы вести себя как свинец в различных обстоятельствах.

«Эта задача не так проста», — говорит Нахмансон. — «Мы хотим разработать набор химических реакций, которыми будет обладать новый материал на основе олова, и придать ему весьма специфические качества, которые нам нужны. Это мало чем отличается от выращивания цветка из бутона путем добавления воды, земли и солнечного света. Наш успех не гарантирован, потому что иногда вы понимаете, что несмотря на все ваши усилия, из тех бутонов, которые у вас есть, никогда не вырастут цветы, которые вам нужны. Но даже сам ценный опыт помогает нам узнать, что действительно сработает, а что нет. Лучший вид исследовательский проект принимает тогда, когда остается интересным, даже несмотря на неожиданные повороты».

hi-news.ru


Рейтинг статьи:
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо зайти на сайт под своим именем.
Оставить комментарий
Ваше имя: *
Ваш e-mail: *
Текст комментария:
Полужирный Наклонный текст Подчёркнутый текст Зачёркнутый текст | Выравнивание по левому краю По центру Выравнивание по правому краю | Вставка смайликов Выбор цвета | Скрытый текст Вставка цитаты Преобразовать выбранный текст из транслитерации в кириллицу Вставка спойлера
Код: Включите эту картинку для отображения кода безопасности
обновить, если не виден код
Введите код: