Российские и американские материаловеды разработали алгоритм, позволяющий искать стехиометричные соединения с нужными свойствами без ограничений на количество компонентов. С помощью модели ученые попробовали найти сверхтвердые материалы и обнаружили ряд новых соединений: оксидов и интерметаллидов. К тому же с помощью алгоритма можно уточнить состав веществ для получения рекордных свойств.

Статья опубликована в журнале Materials Horizons.

На сегодняшний день ученые всего мира накопили большие массивы данных, содержащих информацию как о кристаллических структурах веществ, так и о их физико-химических свойствах. Благодаря этому появились алгоритмы, позволяющие обобщать полученные данные и предсказывать еще не открытые вещества с необычными свойствами.

Например, широко известный алгоритм прогнозирования кристаллической структуры USPEX, разработанный группой исследователей под руководством Артёма Оганова, смог предсказать «невозможные» соли из ионов натрия и хлора, сверхтвердый пентаборид вольфрама и сверхпроводящие супергидриды лантанидов. В основном алгоритмы ограничены одним-двумя компонентами из-за вычислительной сложности многокомпонентных систем.

Алгоритмы для поиска новых материалов решают задачу оптимизации многих параметров, однако перед этим необходимо привести кристаллическую структуру к специальному виду, который бы сохранил всю необходимую информацию о симметриях, составе и структурных особенностях. Простейшие алгоритмы используют только химический состав, игнорируя структурные свойства, более продвинутые же используют представление кристаллической структуры в виде графа внутри сверточной нейросети. Для решения обратной задачи «структура — свойство» к виду добавляется еще одно требование — его нужно перевести в химически понятную форму.

Вадим Королев (Vadim Korolev) с коллегами из Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова и компании ScienceDataSoftware разработал вычислительный алгоритм, который преобразовал кристаллическую структуру в непрерывное представление химического пространства.