​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

  • 30/10/2020

    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.
    273
  • 26/05/2020

    Наука будущего: беспилотник на солнечных батареях, обрывы проволоки и молекулярные ножницы

    Как совмещать открытия в медицине и в космической сфере, чем бактериальная целлюлоза поможет экологии планеты и можно ли излечить от болезни, отредактировав ДНК, — в материале портала "Будущее России.
    880
  • 10/11/2020

    Создан магнит для молекулярных компьютеров и устройств хранения информации

    ​​Молекулярные магниты потенциально могут хранить один бит информации в единственной молекуле, позволяя таким образом записывать практически неограниченный объем данных. Первое реакционноспособное комплексное соединение кобальта со свойствами мономолекулярного магнита было получено коллективом ученых из Института общей и неорганической химии РАН и Института элементоорганических соединений РАН.
    273
  • 21/10/2020

    ИК СО РАН и МИСиС создали совместную лабораторию

    ​В НИТУ «МИСиС» создана научно-исследовательская лаборатория MISIS Catalysis Lab, созданная совместно с Институтом катализа им. Г. К. Борескова СО РАН (г. Новосибирск). Основное направление деятельности — решение практических задач в области химического синтеза, промышленного катализа и аддитивных технологий.
    299
  • 09/11/2020

    Квантовый шум: обзор новостей из мира элементарных частиц

    ​Специалисты в области субатомной физики не унимаются: в последние полгода они расщепляли ядра, двигали зеркала квантовым шумом, ловили протоны и делали множество других интересных вещей. Мы подготовили очередной обзор новостей из мира элементарных частиц.
    248
  • 26/11/2020

    НОЦ «Север»: новая роль полимеров в условиях экстремально низких температур

    ​На днях прошла традиционная отраслевая конференция «Сварка полимерных материалов 2020», организатором которой выступила Ассоциация сварщиков полимерных материалов. В программе конференции - доклад ученых Института проблем нефти и газа СО РАН о новых технологиях, разрабатываемых в рамках научно-образовательного центра «Север: территория устойчивого развития».
    484
  • 10/11/2020

    Ученые ИСЗФ СО РАН разработали новый метод калибровки данных GPS/ГЛОНАСС для дистанционного зондирования ионосферы

    ​​Ученые Института солнечно-земной физики СО РАН опубликовали статью об оценке абсолютных ионосферных параметров на основе данных GPS/ГЛОНАСС в журнале Sensors. Журнал входит в квартиль Q1 – так называют 25% лучших журналов в своей области.
    216
  • 06/11/2020

    Ученые разработали передовую технологию синтеза композитов

    ​​​Ученые УрФУ и Института электрофизики УрО РАН, применив оригинальную методику, синтезировали композиты с выраженными антибактериальными свойствами на основе нанопорошков серебра и порошков оксида алюминия.
    386
  • 29/09/2020

    Международная конференция "Кремний-2020" и Школа молодых ученых

    22-24 сентября в г. Гурзуф в рамках VI Международного Форума «Микроэлектроника 2019» состоялись XIII Международная Конференция «Кремний-2020» и XII Школа молодых ученых и специалистов по актуальным проблемам физики, материаловедения, технологии и диагностики кремния, нанометровых структур и приборов на его основе.
    745
  • 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.
    190