Ученые создали революционный метод прогнозирования структуры интерметаллидов — сверхпрочных соединений из нескольких металлов с высокой термостойкостью. Технология раскрывает универсальные принципы взаимодействия атомов и формирования кристаллов, что значительно упростит разработку новых материалов для аэрокосмоса и автомобильной промышленности. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда.
Вызовы в проектировании металлических соединений
Чистые металлы (железо, медь, алюминий) обладают простой симметричной кристаллической решеткой. Однако при объединении двух металлов в интерметаллид возникают невероятно сложные структуры. Традиционное моделирование не учитывает все нюансы атомных связей, что затрудняет поиск материалов с повышенной прочностью и термоустойчивостью для критических отраслей.
Прорывная концепция исследователей
Команда Самарского государственного технического университета разработала подход для точного предсказания строения интерметаллидов. Изначально кристаллические решетки металлов представили как 3D-сетки с атомами в узлах, соединенных химическими связями. Ученые открыли, что любую такую сетку можно разложить на взаимопроникающие подсетки.
Принцип работы метода
Исследователи обнаружили: удаляя часть подсеток из решетки исходного металла, образовавшиеся пустоты служат каркасом для атомов другого металла. Так сложная структура интерметаллида сохраняет черты простой кристаллической решетки базового компонента.
Результаты тестирования и нереализованный потенциал
Метод успешно воспроизвел структуры известных интерметаллидов (титан-хром, церий-кадмий, родий-ванадий). На основе одной кристаллической решетки ученые выявили 90 возможных архитектур, из которых пока реализовано лишь 16. Оставшиеся 74 варианта открывают безграничные перспективы для материалов будущего!
Перспективы и комментарий эксперта
«Наш подход кардинально ускорит создание инновационных материалов, — подчеркивает руководитель проекта, доцент Ольга Блатова. — Мы сможем точно моделировать структуры с целевыми свойствами, подбирать топологические шаблоны и лишь затем переходить к ресурсоемкому синтезу». В планах команды — масштабное моделирование, проверка стабильности квантово-химическими методами и лабораторное создание новых интерметаллических соединений.
Источник: indicator.ru
