​Ученые из Сколковского института науки и технологий раскрыли физический смысл загадочных менделеевских чисел и предложили метод их расчета из фундаментальных свойств атомов. Им удалось показать, что такие менделеевские числа и построенное на них химическое пространство более эффективны, чем предлагавшиеся до сих пор эмпирические варианты.

Результаты поддержанной грантом Президентской программы Российского научного фонда работы представлены в The Journal of Physical Chemistry С.

Уже сейчас известно великое множество соединений, а гипотетических химических веществ еще больше. Перед учеными стоит важная задача — систематизировать огромный массив данных и понять, какие соединения интересны с точки зрения того или иного свойства. Экспериментально измерить или теоретически рассчитать свойства всех возможных соединений нереально. Ученые давно пытались придумать систему предсказания свойств веществ по их химическому составу, и одной из концепций стало химическое пространство.

По сути, вещества помещаются в координатную систему, где по осям неким образом отложены химические элементы — так, чтобы соседние элементы и соединения обладали похожими свойствами. Впервые такой способ предложил в 1984 году британский физик Дэвид Петтифор, приписавший каждому элементу некие числа («менделеевские числа»), смысл и происхождение которых были неясны.

Имея такое химическое пространство, можно было бы создать алгоритм поиска наилучшего материала из всех возможных соединений всех элементов. Для создания такой «умной» карты ученые из Сколковского института науки и технологий придумали свой универсальный подход, который имеет самую большую предсказательную силу среди наиболее известных систем такого типа.

«Я лет 15 думал над тем, что же такое эти менделеевские числа, — рассказывает руководитель проекта Артем Оганов. — В конце концов я понял, что в их основе наверняка лежат фундаментальные характеристики атомов: радиус, электроотрицательность, поляризуемость и валентность. Валентность у многих элементов непостоянна, а поляризуемость очень сильно коррелирует с электроотрицательностью — поэтому остаются две характеристики, атомный радиус и электроотрицательность. Эти два свойства можно свести к одному простым математическим преобразованием — и мы получаем менделеевские числа. Стало ясно: эти величины есть ни что иное, как наилучшее описание всех свойств атома одним числом».​


kartirovanie1.png 

Карта твердости соединений


На основании рассчитанных менделеевских чисел ученые расположили все элементы в соответствующем порядке. Ряд стал и осью абсцисс, и осью ординат, а каждой точке в пространстве присвоили значение для определенной характеристики — например, магнитной или механической — из открытых баз данных. В итоге получились карты свойств, где очень хорошо выделяются области, где расположены наиболее перспективные соединения (сверхтвердые, магнетики и прочие).
Источник(и): Индикатор

Похожие новости

  • 30/03/2021

    Газовые гидраты: наука и применение

    ​Почему важно изучать гидраты, каким может быть их практическое применение и как они влияют на потепление климата Земли, «Ъ-Науке» рассказывает доктор химических наук, главный научный сотрудник Института неорганической химии Сибирского отделения РАН Андрей Манаков.
    420
  • 12/02/2021

    Эксперты выделили точки роста для сотрудничества РФ и КНР в инновациях

    ​Лидеры России и Китая приняли решение о проведении Годов российско-китайского научно-технического и инновационного сотрудничества в 2020-2021 годах. Церемония их открытия в прошлом году прошла в видеоформате, была подписана дорожная карта российско-китайского сотрудничества в области науки, технологий и инноваций на 2020-2025 годы.
    505
  • 08/04/2021

    Ученые Красноярского научного центра СО РАН расскажут школьникам про профессии будущего и первые шаги в науку

    Краевой фонд науки подвел итоги конкурса по организации проведения мероприятий по профессиональной ориентации молодежи. Два проекта ученых КНЦ СО РАН, нацеленных на привлечение школьников в науку, получили поддержку фонда.
    276
  • 11/02/2021

    И женское дело тоже: три истории новосибирских женщин-учёных

    ​​Возможность получать такое же образование, какое получают мужчины, у женщин появилась относительно недавно. В России, например, всего 103 года назад — после революции. Тем не менее женщины наукой всегда не просто интересовались, а двигали прогресс вперёд и совершали настоящие открытия.
    561
  • 30/10/2020

    В Якутии создали устройство, которое в два раза сокращает число вирусов в общественном транспорте

    ​Резидент технопарка "Якутия" компания Jera Ai разработала и установила в маршрутном автобусе рециркулятор, созданный специально для обеззараживания воздуха в автотранспорте. Тестирование воздуха показало, что устройство снижает число бактерий и микробов в 2 раза.
    632
  • 26/10/2020

    Изучен комплекс лактатдегидрогеназы с оксидом железа

    ​Учёные исследовали свойства соединения фермента лактатдегидрогеназы с наночастицами оксидов металлов. Оказалось, что добавление металла делает белок устойчивее к повышенной температуре. Эти результаты важны для решения широкого спектра биохимических, биологических, фармакологических или клинических задач.
    406
  • 29/12/2020

    Более 200 миллионов человек узнали об исследованиях ученых ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»

    В 2020 году новости об исследованиях ученых Красноярского научного центра СО РАН увидели более 200 миллионов человек. Самыми заметными в СМИ научными результатами стали новая гипотеза о природе Тунгусского метеорита, создание теста на клещевой энцефалит на основе светящейся бактерии и обнаружение тепловых аномалий в мерзлоте после пожаров на севере Красноярского края.
    1053
  • 16/02/2021

    Ученые Красноярского научного центра стали победителями конкурса РНФ по поддержке исследований на базе существующей научной инфраструктуры

    Два проекта ученых ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» стали победителями конкурса Российского научного фонда по поддержке исследований на базе существующей научной инфраструктуры мирового уровня.
    359
  • 16/02/2021

    День российской науки — 2021

    Традиционно в честь Дня российской науки сибирские институты проводят просветительские мероприятия для студентов, школьников и всех, кто желает узнать чуть больше о большой науке. ​«Этот год был объявлен годом науки и технологий.
    920
  • 14/12/2020

    Онлайн-семинар ИВМиМГ СО РАН по численному моделированию природных процессов

    ​​15 декабря 2020 года в 16.00 онлайн состоится заседание семинара ИВМиМГ СО РАН "Численные методы прямого и обратного моделирования природных процессов", д.ф.-м.н. Иван Гаврилович Казанцев сделает доклад "Прямое и обратное моделирование в задачах эмиссионной томографии и трансмиссионной электронной микроскопии".
    918