Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Chemistry of Materials (прим. - Пресс-служба РНФ).
«Мы предложили подход, который ускорит разработку новых материалов для разных отраслей промышленности. Он позволит точно смоделировать структуру соединения с интересующими свойствами, подобрать подходящий топологический шаблон и лишь после этого проводить синтез, который требует затрат времени и ресурсов», - пояснила доцент Самарского государственного технического университета (СамГТУ) Ольга Блатова, чьи слова приводит пресс-служба РНФ.
Как отмечают ученые, железо, медь, алюминий и другие чистые металлы имеют относительно простое строение: их атомы плотно упакованы в кристаллические решетки высокой симметрии. При этом объединение в одном материале сразу нескольких металлов приводит к образованию значительно более сложных структур, моделирование которых осложнено тем, что существующие подходы не учитывают все детали системы связей между атомами.
Для решения этой проблемы исследователи из СамГТУ разработали новый подход к проведению подобных расчетов, в рамках которого кристаллическая структура металлов рассматривается в виде трехмерной сетки, в узлах которой находятся атомы, соединенные условными прямыми линиями. Эту сетку можно представить в виде набора из более простых взаимопроникающих подсеток с меньшим числом узлов, часть которых при этом можно «удалить».
Моделирование новых интерметаллидов. Источник: Ольга Блатова
Исследователи предположили, что в эти пустоты можно встроить атомы другого металла, что позволяет сохранить черты более простой решетки исходного металла при расчете свойств интерметаллидов. Последующие расчеты на примере трех наиболее распространенных вариантов кристаллических решеток подтвердили справедливость этой гипотезы, что позволило ученым воспроизвести архитектуру многих известных материалов, применяемых в промышленности.
Исследователи за работой. Источник: Ольга Блатова
В частности, материаловедам удалось точно просчитать свойства интерметаллидов на основе титана и хрома, церия и кадмия, родия и ванадия, а также найти 90 разных архитектур подобных веществ, лишь 16 из которых лежат в основе уже известных соединений нескольких металлов. Последующее теоретическое и практические изучение остальных семи десятков структур, как надеются ученые, поможет открыть много новых интерметаллидов.
