Все новости

В ЮФУ научили ИИ анализировать структуру пористых материалов для катализа химреакций

В частности, ученые изучают, как изменения структуры цеолитов влияют на их колебательные спектры

МОСКВА, 16 мая. /ТАСС/. Специалисты Южного федерального университета (ЮФУ) приспособили технологии машинного обучения для спектрального анализа внутренней структуры нанопористых материалов - цеолитов, используемых в химической промышленности для создания материалов в разных сферах, включая биотехнологии и медицину. Как сообщили во вторник в пресс-службе ЮФУ, внутреннее строение пористых веществ и расположение микроскопических частиц металлов-катализаторов внутри них исследуется анализом инфракрасного спектра, излучаемого данными структурами, а для такого анализа подходит "обученный" компьютер.

Как пояснил ТАСС руководитель направления, профессор Александр Солдатов, для катализа химических реакций нередко используются мельчайшие дозы металлов - часто благородных (платина, палладий). Для успешного прохождения и ускорения реакции нанокластеры этих металлов (группы молекул, вплоть до одиночных атомов) вводятся внутрь пористых веществ - цеолитов, и в таком виде попадают в химический реактор. Цеолиты бывают как природные, так и искусственные (причем, внутренняя структура синтезированных цеолитов тоже не всегда ясна производителю). Нанокластеры металлов могут по-разному распределиться внутри пористой структуры.

"Мы воссоздаем в лаборатории условия, максимально приближенные к реальному процессу, только, естественно, в гораздо меньших дозах. По ходу дела мы "снимаем" массу самых разнообразных спектров, излучаемых нашими материалами. Это терабайты информации. К счастью, теперь мы "учим компьютер", как все эти гигантские объемы анализировать, "тренируем его в модельных условиях", - рассказал Солдатов.

Группа под руководством инженера-исследователя Алины Скорыниной, в которую входят молодые ученые Международного исследовательского института интеллектуальных материалов ЮФУ Олег Усольцев, Арам Бугаев, Сергей Гуда и магистрант Богдан Проценко, изучает, как изменения структуры цеолитов влияют на их колебательные спектры. "Для этого ученые рассчитали теоретическую базу инфракрасных спектров и применили к ней алгоритмы машинного обучения. <...> На основе полученных результатов они предложили новый усовершенствованный механизм исследования пористых материалов с помощью инфракрасной спектроскопии и машинного обучения", - отметили в пресс-службе.

По словам Скорыниной, основное отличие данного исследования от предыдущих поисков корреляций между спектральными данными и структурными особенностями состоит в том, что в этот раз ученые рассмотрели большой набор разных цеолитов, состоящий из 230 известных пористых структур с их единообразно рассчитанными теоретическими спектрами. Проект выполняется при поддержке Российского научного фонда. Коллектив института интеллектуальных материалов ЮФУ активно развивает исследования в области создания и нанодиагностики новых материалов, занимает лидирующие мировые позиции в области спектроскопии рентгеновского поглощения и принимает активное участие в реализации крупных федеральных программ.