Ученые Политеха реализуют совместный проект с коллегами из Великобритании
Евгений Александров и Мэтью Аддикоут займутся поиском и синтезом материалов будущего
В Самару прибыл научный сотрудник факультета науки и технологий Университета Ноттингем Трент (NTU, г. Ноттингем, Великобритания) Мэтью Аддикоут. Совместно со старшим научным сотрудником, заведующим лабораторией синтеза новых кристаллических материалов Международного научно-исследовательского центра по теоретическому материаловедению (МНИЦТМ) Самарского политеха, к.х.н. Евгением Александровым ученый планирует создать целую серию работ, посвященных поиску новых материалов. Конечная цель научного сотрудничества – их синтез. Это позволит внести беспрецедентный вклад в развитие энергетики.
– В июле наш научный коллектив получил грант Российского научного фонда на реализацию проекта «Методы топологического дизайна координационных полимеров». В рамках этой работы мы и будем сотрудничать с Мэтью, поскольку им разработаны многие инструменты для моделирования и, в том числе, конструирования новых материалов. В частности, нас интересуют электрон- и протонпроводящие материалы, то есть проводники первого и второго рода, – рассказал руководитель научного коллектива Евгений Александров.
Это совсем новая тема – пока еще никто не осуществлял столь масштабный поиск в большой базе данных подобных проводников и не выработал критерии, чтобы понять, можно ли предсказать проводящие свойства взятого материала. «А ведь от этого зависят полезные свойства и приложение данных материалов. Например, в использовании солнечных батарей, фотоэлементов, в электронике, фотонике. Кроме того, твердые топливные элементы тоже могут быть построены на основе протонпроводящих материалов, что позволит преобразовывать химическую энергию окисления метана или этанола с КПД, равном 90%, что другими методами недостижимо», – пояснил ученый Политеха.
Химики уже приступили к созданию базы данных структурных единиц (СЕ) металл-органических координационных полимеров и их ранжированию по степени деформируемости. Ради создания совместного программного обеспечения для анализа гибкости СЕ и проведения расчетов с его помощью Мэтью в том числе и прибыл в Самару.
– Мой опыт состоит в том, что я создал программное обеспечение конструирования новых кристаллических структур из «кусков», так называемых строительных блоков. Это важно, чтобы предсказывать новые материалы и их свойства, имея представление о той структуре, которая реализуется для данного материала. Такого рода исследования важны для науки в планетарном масштабе, потому что новые материалы нужны для развития человечества в целом. Но проблема в том, что гипотетически существует бесчисленное множество кристаллических структур, и какая из них наиболее вероятна в данном синтезе, очень сложно сказать. Мое программное обеспечение не может этого сделать, но на этот вопрос могут ответить в Политехе. Благодаря использованию вашего программного обеспечения мы можем анализировать базы данных, содержащие тысячи и даже миллионы структур, и находить для них определенные взаимосвязи и законы, – сообщил Мэтью Аддикоут.
С этой инновационной технологией ученые рассчитывают выйти к индустриальным партнерам и реализовывать это в промышленности в сотрудничестве с мировыми университетами. Основные требования к материалам будущего, по словам участников международного научного коллектива, сводятся к тому, чтобы те были удобными в получении и в повторной переработке. Напомним, фундаментальные исследования в Международном научно-исследовательском центре по теоретическому материаловедению Политеха начались еще несколько лет назад, тогда еще на базе Самарского государственного университета.
Например, литий-онные батареи, присутствующие в телефонах и в автомобиле Tesla Model S, безусловно, эффективные, но лития, говорит химик из Великобритании, слишком мало на планете – «через 15 лет он просто кончится». Поэтому и нужны другие материалы, которые нужно создавать с учетом существующего опыта.
