محققان دانشگاه لیورپول با انتشار مقاله ای در ژورنال نیچر نشان دادهاند که یک الگوریتم ریاضی میتواند ساختارهای اتمی هر ماده را فقط بر اساس دانش اتمهای سازنده آن پیشبینی کند.
به گزارش تکناک، الگوریتم ارائه شده توسط یک تیم بین رشتهای از پژوهشگران گروههای شیمی و علوم کامپیوتر دانشگاه لیورپول، مجموعهای از ساختارهای ممکن را بهجای در نظر گرفتن یک به یک، ارزیابی میکند تا شناسایی راهحل صحیح را تسریع کند.
این پیشرفت امکان شناسایی مواد قابل ساخت و در بسیاری از موارد پیش بینی خواص آنها را فراهم می کند. روش جدید با استفاده از کامپیوترهای کوانتومی نشان داده شده است که توانایی حل بسیاری از مسائل را سریعتر از کامپیوترهای کلاسیک دارند بنابراین می توانند محاسبات را با سرعت بیشتری انجام دهند.
روش زندگی ما به مواد بستگی دارد و هر چیزی ترکیبات ساختاری خودش را دارد. مواد جدیدی برای رسیدن به اهداف انتشار صفر کربن مورد نیاز است، از باتری ها و جاذب های خورشیدی برای انرژی پاک گرفته تا ارائه محاسبات کم انرژی و کاتالیزورهایی که پلیمرها و مواد شیمیایی پاک را برای آینده پایدار ما می سازند.
این جستجو کند و دشوار است، زیرا راههای زیادی وجود دارد که اتمها را میتوان برای ساخت مواد ترکیب کرد، و بهویژه ساختارهای زیادی وجود دارد که میتوانند تشکیل شوند. بعلاوه، مواد با خواص تبدیلی احتمالاً دارای ساختارهایی هستند که با ساختارهایی که امروزه شناخته شده اند متفاوت هستند، و پیش بینی ساختاری که هیچ چیز درباره آن شناخته نشده است یک چالش علمی فوق العاده است.
پروفسور مت روسینسکی، از گروه شیمی دانشگاه لیورپول گفت: داشتن اطمینان در پیشبینی ساختارهای کریستالی اکنون این فرصت را فراهم میکند که از کل فضای شیمی مشخص کنیم دقیقاً کدام مواد را می توان سنتز کرد و ساختارهای پذیرفته شده به ما برای اولین بار توانایی تعریف پلتفرم برای فناوری های آینده را می دهد.
با این ابزار جدید، ما قادر خواهیم بود نحوه استفاده از آن دسته از عناصر شیمیایی را که به طور گسترده در دسترس هستند، را مجددا” تعریف کنیم. همچنین میتوانیم شروع به ایجاد مواد جدید برای جایگزینی مواد مبتنی بر عناصر کمیاب یا سمی کنیم. یافتن موادی که عملکرد بهتری از موادی که ما امروز به آنها تکیه میکنیم دارند ما را برای مواجهه با چالشهای آینده برای یک جامعه پایدار به روز رسانی خواهد کرد.
پروفسور پل اسپیراکیس، از گروه علوم کامپیوتر دانشگاه لیورپول گفت: ما موفق شدیم یک الگوریتم کلی برای پیشبینی ساختار بلوری ارائه کنیم که میتواند در ساختارهای مختلف اعمال شود. این الگوریتم به ما این امکان را داد تا با استفاده از روشهای بهینهسازی قوی در یک فضای گسسته موقعیتهای اتمی ناشناخته را در فضای پیوسته کشف کنیم.
او نتیجه گیری کرد: هدف ما کشف و استفاده از ایده های الگوریتمی بیشتر در ماجراجویی زیبای کشف مواد جدید و مفید است. پیوستن به تلاش شیمیدانان و دانشمندان کامپیوتر کلید این موفقیت بود.
