Новый метод моделирования кристаллов: выигрыш в скорости

Эксперты из Швейцарского федерального технологического института (ETH) разработали новый метод компьютерного моделирования кристаллических структур.

Существовавшие прежде метод�� моделирования перемен в кристаллических структурах под воздействием внешних факторов обладали серьезным недостатком: даже для кристаллов с в отношении небольшим количеством атомов в элементарной ячейке количество возможных вариантов структур весьма велико и для их моделирвания требуется много времени и мощная вычислительная техника.

врач Артем Оганов (Artem Oganov) из лаборатории кристаллографии ETH в Цюрихе и его коллега студент Колин Гласс (Colin Glass) разработали новый компьютерный метод, который дает возможность моделировать изменения в кристаллических структурах более быстро и результативно и не требует применения сверхмощных компьютеров.

Эксперты разработали эволюционный алгоритм, который моделирует структуру кристаллов При заданных температуре и давлении без применения экспериментальных данных, информирует PhysOrg. Программа вычисляет возможные варианты структур поэтапно, к тому же на каждом этапе полученные варианты сортируются по энергетическим состояниям и для дальнейших вычислений используются только энергетически стабильные структуры. Результат работы программы - кристаллическая структура, стабильная При заданных условиях. Этот метод быстрее и достовернее, чем предыдущие, и может применяться для вычисления структур кристаллов с большим количеством атомов в элементарной ячейке.

из-за новому вычислительному метод�� получилось за весьма короткое время смоделировать структуры кристалла известняка Ca-CO3 При температуре и давлении, которые наблюдаются в мантии земной коры. При высокой температуре и давлении известняк превращается в арагонит - именно структура арагонита и была получена в результате моделирования по новому метод��, что утверждает его достоверность. При повышении давления кристалл арагонита изменяет структуру и превращается в пост-арагонит, структуру которого до этого времени не удавалось получить При помощи компьютерных метод��в моделирования. Но новый алгоритм справился с этой задачей.

Моделирование структур кристаллов имеет огромное промышленное значение и может использоваться для создания новых фармацевтических или сверхтвердых материалов. Исследователи продолжают увеличивать результативность и резвость работы алгоритма, чтобы в недалеком будущем научиться моделировать изменения в структурах кристаллов с сотнями и даже тысячами атомов в элементарной ячейке .