Համակարգչային նյութերի նախագծման լաբորատորիա. ի՞նչ կարող է բերել USPEX-ը: Արտեմ Օգանով. Նոր նյութերի համակարգչային ձևավորում՝ երազանք, թե իրականություն. Նոր նյութերի համակարգչային ձևավորում

Արտեմ Օգանովը՝ աշխարհի ամենաշատ հիշատակված տեսական հանքաբաններից մեկը, մեզ պատմեց համակարգչային կանխատեսման մասին, որը վերջերս հասանելի է դարձել։ Նախկինում այս խնդիրը չէր կարող լուծվել, քանի որ նոր նյութերի համակարգչային նախագծման խնդիրը ներառում է բյուրեղային կառուցվածքների խնդիրը, որը համարվում էր անլուծելի։ Բայց Օգանովի և նրա գործընկերների ջանքերի շնորհիվ նրանց հաջողվեց մոտենալ այս երազանքին և այն իրականություն դարձնել։

Ինչու է այս խնդիրը կարևոր. Նախկինում նոր նյութեր էին արտադրվում շատ երկար ժամանակ և մեծ ջանքերով:

Արտեմ Օգանով. «Փորձարարները գնում են լաբորատորիա. Խառնել տարբեր նյութեր տարբեր ջերմաստիճաններում և ճնշումներում: Ստացեք նոր նյութեր. Չափել դրանց հատկությունները: Որպես կանոն, այդ նյութերը ոչ մի հետաքրքրություն չեն ներկայացնում և դեն են նետվում։ Իսկ փորձարարները կրկին փորձում են տարբեր պայմաններում մի փոքր այլ նյութ ստանալ՝ մի փոքր այլ բաղադրությամբ։ Եվ այսպես, քայլ առ քայլ մենք հաղթահարում ենք բազմաթիվ անհաջողություններ՝ սրա վրա ծախսելով մեր կյանքի տարիները։ Պարզվում է, որ հետազոտողները, հույս ունենալով ստանալ մեկ նյութ, ծախսում են հսկայական ջանք, ժամանակ և գումար։ Այս գործընթացը կարող է տարիներ տևել։ Դա կարող է փակուղի դուրս գալ և երբեք չհանգեցնի ցանկալի նյութի բացահայտմանը։ Բայց նույնիսկ այն դեպքում, երբ դա հանգեցնում է հաջողության, այդ հաջողությունը շատ թանկ արժե»:

Հետևաբար, անհրաժեշտ է ստեղծել այնպիսի տեխնոլոգիա, որը կարող է առանց սխալների կանխատեսումներ անել: Այսինքն՝ ոչ թե փորձարկումներ կատարել լաբորատորիաներում, այլ առաջադրանք տալ համակարգչին՝ գուշակելու, թե որ նյութը, ինչ բաղադրությամբ ու ջերմաստիճանով որոշակի պայմաններում կունենա ցանկալի հատկություններ։ Իսկ համակարգիչը, տեսակավորելով բազմաթիվ տարբերակներ, կկարողանա պատասխանել, թե որ քիմիական բաղադրությունը և որ բյուրեղային կառուցվածքը կհամապատասխանի տվյալ պահանջներին։ Արդյունքը կարող է լինել այնպիսին, որ ցանկալի նյութը գոյություն չունի: Կամ նա է և միայնակ չէ:
Եվ այստեղ առաջանում է երկրորդ խնդիր, որի լուծումը դեռ չի լուծվել՝ ինչպե՞ս ստանալ այս նյութը։ Այսինքն՝ քիմիական բաղադրությունը, բյուրեղային կառուցվածքը պարզ է, բայց դեռ չկա այն իրականացնելու, օրինակ՝ արդյունաբերական մասշտաբով։

Կանխատեսման տեխնոլոգիա

Հիմնական բանը, որ պետք է կանխատեսել, բյուրեղային կառուցվածքն է: Նախկինում այդ խնդիրը հնարավոր չէր լուծել, քանի որ տիեզերքում ատոմների դասավորության բազմաթիվ տարբերակներ կան։ Բայց դրանց ճնշող մեծամասնությունը հետաքրքրություն չի ներկայացնում։ Կարևորը տարածության մեջ ատոմների դասավորության այն տարբերակներն են, որոնք բավականաչափ կայուն են և ունեն հետազոտողին անհրաժեշտ հատկություններ։
Որո՞նք են այդ հատկությունները՝ բարձր կամ ցածր կարծրություն, էլեկտրական հաղորդունակություն և ջերմահաղորդություն և այլն: Բյուրեղային կառուցվածքը կարևոր է:

«Եթե մտածում եք, ասենք, ածխածնի մասին, նայեք ալմաստին և գրաֆիտին: Քիմիապես դրանք նույն նյութն են։ Բայց հատկությունները բոլորովին այլ են: Սև գերփափուկ ածխածին և թափանցիկ սուպեր կոշտ ադամանդ. ի՞նչն է նրանց միջև տարբերությունը: Դա բյուրեղային կառուցվածքն է: Նրա շնորհիվ է, որ մի նյութը գերկարծր է, մյուսը՝ գերփափուկ։ Մեկը գրեթե մետաղյա հաղորդիչ է: Մյուսը դիէլեկտրիկ է»։

Նոր նյութը կանխատեսել սովորելու համար նախ պետք է սովորել, թե ինչպես կանխատեսել բյուրեղային կառուցվածքը: Դրա համար Օգանովը և նրա գործընկերները 2006 թվականին առաջարկեցին էվոլյուցիոն մոտեցում:

«Այս մոտեցմամբ մենք չենք փորձում փորձել ամբողջ անսահման թվով բյուրեղային կառուցվածքները: Մենք դա կփորձենք քայլ առ քայլ՝ սկսած փոքր պատահական նմուշից, որի շրջանակներում դասակարգում ենք հնարավոր լուծումները, որոնցից ամենավատը մենք մերժում ենք։ Եվ լավագույններից մենք արտադրում ենք մանկական տարբերակներ։ Դուստր տարբերակներն առաջանում են տարբեր մուտացիաներով կամ ռեկոմբինացիայով՝ ժառանգականությամբ, որտեղ երկու ծնողներից մենք համատեղում ենք կազմի տարբեր կառուցվածքային առանձնահատկությունները։ Դրանից ստացվում է մանկական կառուցվածք՝ մանկական նյութ, մանկական քիմիական բաղադրություն, մանկական կառուցվածք։ Այս մանկական միացությունները նույնպես գնահատվում են: Օրինակ՝ կայունությամբ կամ ձեզ հետաքրքրող քիմիական կամ ֆիզիկական հատկությամբ։ Իսկ նրանց, ովքեր անբարենպաստ են եղել, մենք մերժում ենք։ Նրանք, ովքեր խոստումնալից են, ստանում են բազմանալու իրավունք։ Մուտացիայով կամ ժառանգականությամբ մենք արտադրում ենք հաջորդ սերունդը»։

Այսպիսով, գիտնականները քայլ առ քայլ մոտենում են իրենց համար օպտիմալ նյութին՝ տվյալ ֆիզիկական հատկության առումով: Էվոլյուցիոն մոտեցումն այս դեպքում գործում է այնպես, ինչպես Դարվինյան էվոլյուցիայի տեսությունը, այս սկզբունքն իրականացվում է Օգանովի և նրա գործընկերների կողմից համակարգչի վրա, երբ որոնում են բյուրեղային կառուցվածքներ, որոնք օպտիմալ են տվյալ հատկության կամ կայունության տեսանկյունից:

«Կարող եմ նաև ասել (բայց սա արդեն մի փոքր խուլիգանության եզրին է), որ երբ մենք իրականացնում էինք այս մեթոդի մշակումը (ի դեպ, զարգացումը շարունակվում է: Այն ավելի ու ավելի է կատարելագործվել), մենք տարբեր փորձեր ենք կատարել. էվոլյուցիայի ուղիները. Օրինակ՝ փորձեցինք մեկ երեխա ծնել ոչ թե երկու ծնողից, այլ երեք-չորսից։ Պարզվեց, որ ինչպես կյանքում, օպտիմալ է երկու ծնողից մեկ երեխա ծնել։ Մեկ երեխա ունի երկու ծնող՝ հայր և մայր: Ոչ երեք, ոչ չորս, ոչ քսանչորս: Սա օպտիմալն է թե՛ բնության մեջ, թե՛ համակարգչի վրա»։

Օգանովը արտոնագրեց իր մեթոդը, և այժմ այն ​​օգտագործում են գրեթե հազարավոր հետազոտողներ ամբողջ աշխարհում և մի քանի խոշոր ընկերություններ, ինչպիսիք են Intel-ը, Toyota-ն և Fujitsu-ն: Toyota-ն, օրինակ, Օգանովի խոսքերով, որոշ ժամանակ կիրառում է այս մեթոդը՝ հիբրիդային մեքենաներում օգտագործվող լիթիումային մարտկոցների համար նոր նյութ հորինելու համար:

Ադամանդի խնդիր

Ենթադրվում է, որ ադամանդը, լինելով ամենադժվար ռեկորդակիրը, օպտիմալ գերկարծր նյութ է բոլոր կիրառությունների համար: Սակայն դա այդպես չէ, քանի որ, օրինակ, երկաթի մեջ այն լուծվում է, բայց թթվածնային միջավայրում այրվում է բարձր ջերմաստիճանում։ Ընդհանրապես, նյութի որոնումը, որն ավելի դժվար կլինի, քան ադամանդը, անհանգստացրել է մարդկությանը շատ տասնամյակներ շարունակ:

«Հասարակ համակարգչային հաշվարկը, որն իրականացվել է իմ խմբի կողմից, ցույց է տալիս, որ նման նյութ գոյություն ունենալ չի կարող։ Իրականում միայն ադամանդը կարող է լինել ավելի կոշտ, քան ադամանդը, բայց նանոբյուրեղային տեսքով: Այլ նյութերը չեն կարող հաղթել ադամանդին կարծրության առումով»:

Օգանովի խմբի մեկ այլ ուղղություն է նոր դիէլեկտրիկ նյութերի կանխատեսումը, որոնք կարող են հիմք ծառայել գերկոնդենսատորների համար էլեկտրական էներգիան պահելու, ինչպես նաև համակարգչային միկրոպրոցեսորների հետագա մանրացման համար։
«Այս մանրացումն իրականում խոչընդոտների է հանդիպում։ Քանի որ առկա դիէլեկտրիկ նյութերը բավականին վատ են դիմանում էլեկտրական լիցքերին: Նրանք արտահոսում են: Իսկ հետագա մանրանկարչությունն անհնար է: Եթե ​​մենք կարողանանք նյութ ստանալ, որը կպչում է սիլիցիումին, բայց միևնույն ժամանակ ունի շատ ավելի բարձր դիէլեկտրական հաստատուն, քան մեր ունեցած նյութերը, ապա մենք կարող ենք լուծել այս խնդիրը։ Եվ այս ուղղությամբ էլ բավականին լուրջ առաջընթաց ունենք»։

Եվ վերջին բանը, որ անում է Օգանովը, նոր դեղամիջոցների մշակումն է, այսինքն՝ դրանց կանխատեսումը։ Դա հնարավոր է շնորհիվ այն բանի, որ գիտնականները սովորել են կանխատեսել բյուրեղների մակերեսի կառուցվածքն ու քիմիական բաղադրությունը։

«Փաստն այն է, որ բյուրեղի մակերեսը հաճախ ունենում է քիմիական բաղադրություն, որը տարբերվում է բյուրեղի բուն նյութից։ Կառուցվածքը նույնպես շատ հաճախ արմատապես տարբերվում է։ Եվ մենք պարզեցինք, որ պարզ, իներտ թվացող օքսիդ բյուրեղների (օրինակ՝ մագնեզիումի օքսիդի) մակերեսները պարունակում են շատ հետաքրքիր իոններ (օրինակ՝ պերօքսիդի իոն): Դրանք պարունակում են նաև օզոնին նման խմբեր՝ բաղկացած թթվածնի երեք ատոմներից։ Սա բացատրում է մեկ չափազանց հետաքրքիր և կարևոր դիտարկում. Երբ մարդը ներշնչում է օքսիդ հանքանյութերի մանր մասնիկները, որոնք թվացյալ իներտ են, անվտանգ և անվնաս, այդ մասնիկները դաժան կատակ են խաղում և նպաստում թոքերի քաղցկեղի զարգացմանը: Մասնավորապես, ասբեստը, որը չափազանց իներտ է, հայտնի է որպես քաղցկեղածին: Այսպիսով, այնպիսի միներալների մակերեսի վրա, ինչպիսիք են ասբեստը և քվարցը (հատկապես քվարցը), կարող են ձևավորվել պերօքսիդի իոններ, որոնք առանցքային դեր են խաղում քաղցկեղի ձևավորման և զարգացման գործում: Օգտագործելով մեր տեխնիկան, հնարավոր է նաև կանխատեսել այն պայմանները, որոնց դեպքում հնարավոր կլինի խուսափել նման մասնիկների առաջացումից: Այսինքն՝ հույս կա նույնիսկ գտնել թոքերի քաղցկեղի թերապիա և կանխարգելում։ Այս դեպքում խոսքը միայն թոքերի քաղցկեղի մասին է։ Եվ բոլորովին անսպասելի կերպով մեր հետազոտության արդյունքները հնարավորություն են տվել հասկանալ, և գուցե նույնիսկ կանխել կամ բուժել թոքերի քաղցկեղը»։

Ամփոփելով, բյուրեղային կառուցվածքների կանխատեսումը կարող է առանցքային դեր խաղալ ինչպես միկրոէլեկտրոնիկայի, այնպես էլ դեղագործության նյութերի նախագծման մեջ: Ընդհանուր առմամբ, նման տեխնոլոգիան նոր ճանապարհ է բացում ապագայի տեխնոլոգիայի մեջ, վստահ է Օգանովը։

Արտեմի լաբորատորիայի այլ տարածքների մասին կարող եք կարդալ հղումով և կարդալ նրա գիրքը Բյուրեղային կառուցվածքի կանխատեսման ժամանակակից մեթոդներ

Հրապարակում ենք Նյու Յորքի պետական ​​համալսարանի պրոֆեսորի, Մոսկվայի պետական ​​համալսարանի դոցենտի, Գուիլինի համալսարանի պատվավոր պրոֆեսորի դասախոսության տեքստը։Արտեմ Օգանովը 8 2012 թվականի սեպտեմբեր, որպես Polit.ru Հանրային դասախոսություններ շարքի մաս՝ Open Air Book Festival-ում Bookmarket «Museon» արվեստի պուրակում։

«Պոլիտ.ռու» հրապարակային դասախոսություններն անցկացվում են.

Դասախոսության տեքստ

Ես շատ շնորհակալ եմ այս փառատոնի կազմակերպիչներին և Polit.ru-ին հրավերի համար։ Ինձ համար մեծ պատիվ է այս դասախոսությունը կարդալը. Հուսով եմ, որ այն կհետաքրքրի ձեզ:

Դասախոսությունն ուղղակիորեն կապված է մեր ապագայի հետ, քանի որ մեր ապագան անհնար է առանց նոր տեխնոլոգիաների, մեր կյանքի որակի հետ կապված տեխնոլոգիաների, ահա iPad-ը, ահա մեր պրոյեկտորը, մեր ողջ էլեկտրոնիկան, էներգախնայող տեխնոլոգիաները, տեխնոլոգիաները, որոնք օգտագործվում են մաքրել շրջակա միջավայրը, բժշկության մեջ օգտագործվող տեխնոլոգիաներ և այլն. այս ամենը մեծապես կախված է նոր նյութերից, նոր տեխնոլոգիաները պահանջում են նոր նյութեր, յուրահատուկ, հատուկ հատկություններով նյութեր։ Իսկ թե ինչպես կարելի է այս նոր նյութերը մշակել ոչ թե լաբորատորիայում, այլ համակարգչով, պատմությունը կշարունակվի։

Դասախոսությունը կոչվում է՝ «Նոր նյութերի համակարգչային ձևավորում՝ երազ, թե իրականություն»: Եթե ​​դա պարզապես երազ լիներ, ապա դասախոսությունը ոչ մի իմաստ չէր ունենա։ Երազները մի բան են, որպես կանոն, իրականության ոլորտից չեն։ Մյուս կողմից, եթե սա արդեն լիովին գիտակցված լիներ, դասախոսությունը նույնպես անիմաստ կլիներ, քանի որ նոր տեսակի մեթոդոլոգիաները, այդ թվում՝ տեսական հաշվողականները, երբ արդեն լիովին մշակված են, գիտության կատեգորիայից անցնում են կատեգորիա։ արդյունաբերական առօրյա առաջադրանքներ: Իրականում, այս ոլորտը բոլորովին նոր է. նոր նյութերի համակարգչային նախագծումը գտնվում է երազի մեջտեղում՝ մի բան, որն անհնար է, մի բան, որի մասին մենք երազում ենք մեր հանգստի ժամանակ, և իրականություն, այն դեռ ամբողջությամբ ավարտված չէ։ , դա այն ոլորտն է, որը զարգացնում է հենց հիմա։ Եվ այս տարածքը մոտ ապագայում թույլ կտա նահանջել նոր նյութերի, լաբորատորիայի հայտնաբերման ավանդական մեթոդից և սկսել նյութերի համակարգչային նախագծում, դա կլինի և՛ ավելի էժան, և՛ արագ, և շատ առումներով՝ ավելի հուսալի: Եվ ահա թե ինչպես դա անել, ես ձեզ կասեմ: Սա ուղղակիորեն կապված է կանխատեսման խնդրի, նյութի կառուցվածքի կանխատեսման հետ, քանի որ նյութի կառուցվածքը որոշում է նրա հատկությունները։ Նույն նյութի տարբեր կառուցվածքը, ասենք, ածխածինը, սահմանում է գերկարծր ադամանդը և գերփափուկ գրաֆիտը: Կառուցվածքն այս դեպքում ամեն ինչ է։ Նյութի կառուցվածքը.

Ընդհանուր առմամբ, այս տարի մենք նշում ենք առաջին փորձերի հարյուրամյակը, որոնք հնարավորություն են տվել բացահայտել նյութի կառուցվածքը։ Շատ վաղուց, սկսած հնագույն ժամանակներից, մարդիկ վարկածներ էին առաջ քաշում, որ նյութը բաղկացած է ատոմներից։ Այս մասին հիշատակում կարելի է գտնել, օրինակ, Աստվածաշնչում, տարբեր հնդկական էպոսներում, և դրա վերաբերյալ բավականին մանրամասն հիշատակումներ կարելի է տեսնել Դեմոկրիտոսում և Լուկրեցիոս Կարայում: Եվ առաջին հիշատակումը այն մասին, թե ինչպես է դասավորված նյութը, ինչպես է այս նյութը բաղկացած այս դիսկրետ մասնիկներից, ատոմներից, պատկանում է Յոհաննես Կեպլերին՝ մեծ մաթեմատիկոսին, աստղագետին և նույնիսկ աստղագուշակին. այն ժամանակ աստղագիտությունը, ցավոք, դեռ համարվում էր գիտություն: Կեպլերը նկարեց առաջին նկարները, որոնցում նա բացատրեց ձյան փաթիլների վեցանկյուն ձևը, իսկ Կեպլերի առաջարկած սառույցի կառուցվածքը, թեև տարբերվում է իրականությունից, բայց շատ առումներով նման է։ Բայց, այնուամենայնիվ, նյութի ատոմային կառուցվածքի վարկածը վարկած մնաց մինչև 20-րդ դարը, մինչև հարյուր տարի առաջ առաջին անգամ այս վարկածը գիտականորեն ապացուցվեց։ Դա ապացուցվեց իմ գիտության՝ բյուրեղագիտության, համեմատաբար նոր գիտության օգնությամբ, որը ծնվել է 17-րդ դարի կեսերին, 1669 թվականը բյուրեղագիտության գիտության պաշտոնական ծննդյան ամսաթիվն է և ստեղծվել է դանիացի հրաշալի գիտնական Նիկոլայ Ստենոնի կողմից։ . Իրականում նրա անունը Նիլս Ստենսեն էր, նա դանիացի էր, լատինացված անունը Նիկոլայ Ստենոն է։ Նա հիմնեց ոչ միայն բյուրեղագրությունը, այլ մի շարք գիտական ​​առարկաներ և ձևակերպեց բյուրեղագիտության առաջին օրենքը։ Այդ ժամանակվանից բյուրեղագրությունը սկսեց զարգանալ արագացող հետագծով։

Նիկոլաս Սթենոնը յուրահատուկ կենսագրություն ուներ. Նա դարձավ ոչ միայն մի քանի գիտությունների հիմնադիր, այլեւ կաթոլիկ եկեղեցում սրբադասվեց։ Գերմանացի մեծագույն բանաստեղծ Գյոթեն նույնպես բյուրեղագիր էր։ Իսկ Գյոթեն մեջբերում է, որ բյուրեղագիտությունը անարդյունավետ է, գոյություն ունի իր մեջ, և ընդհանրապես այս գիտությունը լրիվ անօգուտ է, և պարզ չէ, թե ինչու է դա անհրաժեշտ, բայց փազլի նման շատ հետաքրքիր է, և դրա շնորհիվ գրավում է շատ խելացի մարդկանց։ Ահա թե ինչ է ասել Գյոթեն գիտահանրամատչելի դասախոսության ժամանակ, որը նա ինչ-որ տեղ Բադենի առողջարաններում կարդաց հարուստ պարապ տիկնանց: Ի դեպ, գոյություն ունի Գյոթեի անունով մի հանքանյութ՝ գյոթիտ։ Պետք է ասել, որ այն ժամանակ բյուրեղագրությունը իսկապես բավականին անպետք գիտություն էր, իսկապես ինչ-որ մաթեմատիկական շառադների ու գլուխկոտրուկների մակարդակի։ Բայց ժամանակն անցավ, և 100 տարի առաջ բյուրեղագիտությունը թողեց նման գիտությունների կատեգորիան և դարձավ բացառիկ օգտակար գիտություն։ Սրան նախորդել էր մեծ ողբերգություն.

Կրկին նյութի ատոմային կառուցվածքը վարկած մնաց մինչև 1912 թվականը։ Ավստրիացի մեծ ֆիզիկոս Լյուդվիգ Բոլցմանը հիմնեց իր բոլոր գիտական ​​փաստարկները նյութի ատոմականության մասին այս վարկածի վրա և արժանացավ խիստ քննադատության իր հակառակորդներից շատերի կողմից. «Ինչպե՞ս կարող ես քո բոլոր տեսությունները կառուցել չապացուցված վարկածի վրա»: Լյուդվիգ Բոլցմանը, ազդված այս քննադատությունից, ինչպես նաև վատառողջությունից, ինքնասպան եղավ 1906 թ. Նա կախվել է Իտալիայում ընտանիքի հետ արձակուրդի ժամանակ։ Ընդամենը 6 տարի անց ապացուցվեց նյութի ատոմային կառուցվածքը։ Այսպիսով, եթե նա մի փոքր ավելի համբերատար լիներ, նա կհաղթեր իր բոլոր հակառակորդներին: Համբերությունը երբեմն ավելին է նշանակում, քան խելքը, համբերությունը ավելին է, քան նույնիսկ հանճարը: Այսպիսով, ինչ էին այս փորձերը: Այս փորձերը կատարել են Մաքս ֆոն Լաուն, ավելի ճիշտ՝ նրա ասպիրանտները։ Մաքս ֆոն Լաուն ինքը չի արել այս փորձերից ոչ մեկը, բայց գաղափարը նրանն էր։ Գաղափարն այն էր, որ եթե նյութն իսկապես կազմված է ատոմներից, եթե իսկապես, ինչպես ենթադրում էր Կեպլերը, ատոմները բյուրեղի մեջ կառուցված են պարբերական, կանոնավոր կերպով, ապա պետք է դիտարկել մի հետաքրքիր երևույթ։ Դրանից քիչ առաջ ռենտգենյան ճառագայթներ են հայտնաբերվել։ Ֆիզիկոսներն այն ժամանակ արդեն լավ հասկանում էին, որ եթե ճառագայթման ալիքի երկարությունը համեմատելի է պարբերականության երկարության հետ՝ օբյեկտի բնորոշ երկարությանը, այս դեպքում՝ բյուրեղին, ապա պետք է դիտարկել դիֆրակցիայի երևույթը։ Այսինքն՝ ճառագայթները կշրջեն ոչ միայն խիստ ուղիղ գծով, այլև կշեղվեն բացարձակապես խիստ սահմանված անկյուններով։ Այսպիսով, բյուրեղից պետք է դիտարկել ռենտգենյան ճառագայթների դիֆրակցիոն որոշ շատ հատուկ օրինաչափություն: Հայտնի էր, որ ռենտգենյան ճառագայթների ալիքի երկարությունը պետք է նման լինի ատոմների չափերին, եթե ատոմներ կան, ապա ատոմների չափի գնահատականներ են արվել։ Այսպիսով, եթե նյութի կառուցվածքի ատոմային վարկածը ճիշտ է, ապա պետք է դիտարկել բյուրեղների ռենտգենյան դիֆրակցիան։ Ի՞նչը կարող է ավելի հեշտ լինել, քան ստուգելը:

Պարզ գաղափար, պարզ փորձ, որի համար մեկ տարուց մի փոքր ավելի, Լաուեստացել է ֆիզիկայի Նոբելյան մրցանակ։ Եվ մենք կարող ենք փորձել այս փորձը: Բայց, ցավոք սրտի, այժմ շատ թեթև է բոլորի համար այս փորձը դիտարկելը: Բայց միգուցե մենք կարող ենք դա փորձել մեկ վկայով: Ո՞վ կարող էր գալ այստեղ և փորձել դիտարկել այս փորձը:

Տեսնել. Ահա լազերային ցուցիչ, մենք այն փայլում ենք, և ի՞նչ է կատարվում այստեղ: Մենք չունենք ռենտգեն, ունենք օպտիկական լազեր։ Եվ սա բյուրեղի կառուցվածքը չէ, այլ նրա պատկերը՝ ուռած 10 հազար անգամ, բայց լազերային ալիքի երկարությունը 10 հազար անգամ բարձր է ռենտգենյան ալիքի երկարությունից, և այդպիսով դիֆրակցիոն պայմանը կրկին կատարվում է. ալիքի երկարությունը համեմատելի է բյուրեղային ցանցի ժամանակաշրջանը: Դիտարկենք մի առարկա, որի մեջ չկա կանոնավոր կառուցվածք, հեղուկ։ Ահա, Օլեգ, պահիր այս նկարը, և ես կփայլեմ լազերով, մոտ արի, նկարը փոքր կլինի, որովհետև մենք չենք կարող նախագծել ... նայիր, դու այստեղ օղակ ես տեսնում, ներսում կա մի կետ, որը բնութագրում է ուղիղ անցումը: ճառագայթի. Բայց օղակը դիֆրակցիա է հեղուկի անկազմակերպ կառուցվածքից: Եթե ​​մեր առջեւ բյուրեղ լինի, ապա պատկերը բոլորովին այլ կլինի։ Տեսեք, մենք ունենք շատ ճառագայթներ, որոնք շեղվում են խիստ սահմանված անկյուններով:

Օլեգ (կամավոր).Երևի այն պատճառով, որ ատոմներն ավելի շատ են...

Արտյոմ Օգանով.Ոչ, քանի որ ատոմները դասավորված են խիստ սահմանված ձևով, մենք կարող ենք դիտարկել դիֆրակցիոն նման օրինաչափություն։ Այս նկարը շատ սիմետրիկ է, և սա կարևոր է։ Եկեք ողջունենք Օլեգին փայլուն կատարած փորձի համար, որը նրան Նոբելյան մրցանակ կբերեր 100 տարի առաջ:

Հաջորդ տարի հայր և որդի Բրագին սովորեցին վերծանել դիֆրակցիոն օրինաչափությունները, դրանցից որոշել բյուրեղային կառուցվածքները: Առաջին կառույցները շատ պարզ էին, բայց այժմ, վերջին մեթոդոլոգիաների շնորհիվ, որոնց համար Նոբելյան մրցանակը շնորհվեց 1985 թվականին, հնարավոր է վերծանել արդեն շատ ու շատ բարդ կառուցվածքները՝ հիմնվելով փորձի վրա։ Ահա այն փորձը, որը ես և Օլեգը վերարտադրեցինք։ Ահա սկզբնական կառուցվածքը, ահա բենզոլի մոլեկուլները, և Օլեգը նկատեց նման դիֆրակցիոն պատկեր։ Այժմ փորձի օգնությամբ հնարավոր է վերծանել շատ բարդ կառուցվածքները, մասնավորապես՝ քվազիկրիստալների կառուցվածքները, իսկ անցյալ տարի քիմիայի Նոբելյան մրցանակը տրվեց քվազիկյուրիստների՝ պինդ նյութի այս նոր վիճակի հայտնաբերման համար։ Որքան դինամիկ է այս տարածքը, ինչպիսի հիմնարար բացահայտումներ են արվում մեր կյանքի ընթացքում: Սպիտակուցների և այլ կենսաբանական ակտիվ մոլեկուլների կառուցվածքը վերծանվում է նաև ռենտգենյան դիֆրակցիոն հետազոտություններով՝ այդ հիանալի բյուրեղագրական մեթոդով։

Այսպիսով, մենք գիտենք նյութի տարբեր վիճակները՝ դասավորված բյուրեղային և քվազիբյուրեղային, ամորֆ (խանգարված պինդ վիճակ), ինչպես նաև հեղուկ, գազային վիճակ և նյութի տարբեր պոլիմերային վիճակներ: Իմանալով նյութի կառուցվածքը՝ դուք կարող եք կանխագուշակել նրա շատ ու շատ հատկություններ և վստահելիության բարձր աստիճանով։ Ահա մագնեզիումի սիլիկատի կառուցվածքը՝ պերովսկիտի տեսակ։ Իմանալով ատոմների մոտավոր դիրքերը, դուք կարող եք կանխատեսել, օրինակ, այնպիսի բավականին բարդ հատկություն, ինչպիսին են առաձգական հաստատունները. ատոմների դիրքը. Իսկ նյութը բավականին կարևոր է, այն կազմում է մեր մոլորակի ծավալի 40%-ը։ Դա երկրի վրա ամենատարածված նյութն է: Իսկ մեծ խորություններում գոյություն ունեցող այս նյութի հատկությունները հասկանալու համար հնարավոր է՝ իմանալով միայն ատոմների դասավորությունը։

Ես կցանկանայի մի փոքր խոսել այն մասին, թե ինչպես են հատկությունները կապված կառուցվածքի հետ, ինչպես կանխատեսել նյութի կառուցվածքը, որպեսզի կարողանանք կանխատեսել նոր նյութեր, և ինչ է արվել այս տեսակի մեթոդների կիրառմամբ: Ինչու է սառույցը ավելի թեթև, քան ջուրը: Մենք բոլորս գիտենք, որ այսբերգները լողում են և չեն խորտակվում, մենք գիտենք, որ սառույցը միշտ գետի մակերեսին է, ոչ թե հատակին: Ինչ է պատահել? Խոսքը կառուցվածքի մասին է. եթե նայեք սառույցի այս կառուցվածքին, կտեսնեք մեծ վեցանկյուն դատարկություններ, և երբ սառույցը սկսում է հալվել, ջրի մոլեկուլները խցանում են այս վեցանկյուն դատարկությունները, ինչի պատճառով ջրի խտությունը դառնում է ավելի մեծ, քան խտությունը: սառույց. Եվ մենք կարող ենք ցույց տալ, թե ինչպես է այս գործընթացը տեղի ունենում: Ես ձեզ կարճ ֆիլմ ցույց կտամ, ուշադիր նայեք։ Հալումը սկսվելու է մակերեսներից, իրականում այդպես է լինում, բայց սա համակարգչային հաշվարկ է։ Եվ դուք կտեսնեք, թե ինչպես է հալոցքը տարածվում դեպի ներս... մոլեկուլները շարժվում են, և դուք կտեսնեք, թե ինչպես են այս վեցանկյուն ալիքները խցանվում, և կառուցվածքի կոռեկտությունը կորչում է:

Սառույցը մի քանի տարբեր ձևեր ունի, և շատ հետաքրքիր է սառույցի ձևը, որը ստացվում է սառցե կառուցվածքի բացերը հյուր մոլեկուլներով լցնելով։ Բայց ինքնին կառուցվածքն էլ է փոխվելու։ Խոսքս այսպես կոչված գազի հիդրատների կամ կլատրատների մասին է։ Դուք տեսնում եք ջրի մոլեկուլների կմախք, որի մեջ կան դատարկություններ, որոնցում կան հյուր մոլեկուլներ կամ ատոմներ։ Հյուր մոլեկուլները կարող են լինել մեթանը` բնական գազը, կարող է լինել ածխաթթու գազ, կարող է լինել, օրինակ, քսենոնի ատոմ, և այս գազի հիդրատներից յուրաքանչյուրը հետաքրքիր պատմություն ունի: Բանն այն է, որ մեթանի հիդրատի պաշարները պարունակում են 2 կարգի մագնիտուդով ավելի բնական գազ, քան սովորական գազային հանքավայրերը։ Այս տեսակի հանքավայրերը, որպես կանոն, գտնվում են ծովային դարակում և մշտական ​​սառցե գոտիներում։ Խնդիրն այն է, որ մարդիկ դեռ չեն սովորել, թե ինչպես անվտանգ և ծախսարդյունավետ կերպով գազ հանել նրանցից: Եթե ​​այս խնդիրը լուծվի, ապա մարդկությունը կկարողանա մոռանալ էներգետիկ ճգնաժամի մասին, առաջիկա դարերի համար մենք կունենանք էներգիայի գրեթե անսպառ աղբյուր։ Ածխածնի երկօքսիդի հիդրատը շատ հետաքրքիր է. այն կարող է օգտագործվել որպես ավելորդ ածխաթթու գազի թաղման անվտանգ միջոց: Դուք ածխածնի երկօքսիդը փոքր ճնշման տակ մղում եք սառույցի մեջ և թափում այն ​​ծովի հատակին: Այս սառույցը այնտեղ բավականին հանգիստ գոյություն է ունեցել հազարավոր տարիներ: Քսենոնային հիդրատը քսենոնային անզգայացման բացատրությունն էր, մի վարկած, որը առաջ քաշեց 60 տարի առաջ մեծ բյուրեղապակյա քիմիկոս Լինուս Փոլինգը. Այն երբեմն օգտագործվել և թվում է, որ օգտագործվում է որպես անզգայացնող միջոց վիրաբուժական միջամտությունների համար: Ինչո՞ւ։

Ցածր ճնշման տակ քսենոնը միացություններ է առաջացնում ջրի մոլեկուլների հետ՝ ձևավորելով հենց գազային հիդրատները, որոնք խցանում են էլեկտրական ազդանշանի տարածումը մարդու նյարդային համակարգով։ Իսկ վիրահատված հյուսվածքից ցավի ազդանշանը պարզապես չի հասնում մկաններին՝ պայմանավորված այն հանգամանքով, որ հենց այդպիսի կառուցվածքով է առաջանում քսենոնային հիդրատը։ Սա հենց առաջին վարկածն էր, գուցե ճշմարտությունը մի փոքր ավելի բարդ է, բայց որ ճշմարտությունը մոտ է, կասկած չկա։ Երբ մենք խոսում ենք նման ծակոտկեն նյութերի մասին, չի կարելի չհիշել միկրոծակոտկեն սիլիկատները, այսպես կոչված, ցեոլիտները, որոնք շատ լայնորեն օգտագործվում են արդյունաբերության մեջ՝ կատալիզացման, ինչպես նաև նավթի ճեղքման ժամանակ մոլեկուլները բաժանելու համար։ Օրինակ, օկտանի և մեսոկտանի մոլեկուլները հիանալիորեն բաժանված են ցեոլիտներով. սա նույն քիմիական բանաձևն է, բայց մոլեկուլների կառուցվածքը փոքր-ինչ տարբեր է՝ դրանցից մեկը երկար է և բարակ, մյուսը՝ կարճ և հաստ։ Իսկ նա, որ բարակ է, անցնում է կառուցվածքի դատարկությունների միջով, իսկ հաստը մաղվում է, ուստի այդպիսի կառույցները, այդպիսի նյութերը կոչվում են մոլեկուլային մաղեր։ Այս մոլեկուլային մաղերը օգտագործվում են ջրի մաքրման համար, մասնավորապես, այն ջուրը, որը մենք խմում ենք մեր ծորակներում, այն պետք է անցնի բազմաթիվ զտումների միջով, այդ թվում՝ ցեոլիտների օգնությամբ։ Այսպիսով, դուք կարող եք ազատվել աղտոտվածությունից տարբեր քիմիական աղտոտիչներով: Քիմիական աղտոտիչները երբեմն չափազանց վտանգավոր են: Պատմությունը գիտի օրինակներ, թե ինչպես ծանր մետաղների թունավորումը հանգեցրեց շատ տխուր պատմական օրինակների:

Ըստ երևույթին, Չինաստանի առաջին կայսրերը՝ Ցին Շի Հուանգդին և Իվան Ահեղը, սնդիկի թունավորման զոհ են դարձել, և այսպես կոչված խելագար գլխարկի հիվանդությունը շատ լավ ուսումնասիրված էր, 18-19-րդ դարերում Անգլիայում աշխատում էր մարդկանց մի ամբողջ դաս։ գլխարկների արդյունաբերությունում շատ վաղ հիվանդացավ մի տարօրինակ նյարդաբանական հիվանդությամբ, որը կոչվում էր խելագար գլխարկագործի հիվանդություն: Նրանց խոսքը դարձավ անհամապատասխան, գործողությունները՝ անիմաստ, վերջույթներն անզուսպ դողացին, նրանք ընկան դեմենցիայի ու խելագարության մեջ։ Նրանց մարմինը մշտական ​​կապի մեջ էր սնդիկի հետ, քանի որ նրանք այս գլխարկները թրջում էին սնդիկի աղերի լուծույթներով, որոնք ներթափանցում էին նրանց օրգանիզմ և ազդում նյարդային համակարգի վրա։ Իվան Ահեղը շատ առաջադեմ, լավ ցար էր մինչև 30 տարեկան, որից հետո նա փոխվեց մեկ գիշերում և դարձավ խելագար բռնակալ: Երբ նրա մարմինը հանել են, պարզվել է, որ նրա ոսկորները կտրուկ դեֆորմացվել են, և դրանք պարունակում են սնդիկի հսկայական խտություն։ Փաստն այն է, որ ցարը տառապում էր արթրիտի ծանր ձևով, և այդ ժամանակ արթրիտը բուժվում էր սնդիկի քսուքներ քսելով. սա միակ միջոցն էր, և գուցե հենց սնդիկը բացատրում է Իվան Ահեղի տարօրինակ խելագարությունը: Ցին Շի Հուանգը, մարդը, ով ստեղծեց Չինաստանն իր ներկայիս տեսքով, կառավարեց 36 տարի, իսկ առաջին 12 տարիներին նա խամաճիկ էր իր մոր՝ ռեգենտի ձեռքում, նրա պատմությունը նման է Համլետի պատմությանը։ Նրա մայրն ու սիրեկանը սպանել են հորը, իսկ հետո փորձել են նրանից էլ ազատվել, սարսափելի պատմություն. Բայց, հասունանալով, նա սկսեց կառավարել ինքն իրեն, և 12 տարում նա դադարեցրեց Չինաստանի 7 թագավորությունների միջև ներքին պատերազմը, որը տևեց 400 տարի, միավորեց Չինաստանը, նա միավորեց կշիռները, փողերը, միասնական չինական գիրը, նա կառուցեց Մեծ պատը: Չինաստանում նա կառուցել է 6 5000 կիլոմետր երկարությամբ մայրուղիներ, որոնք դեռ օգտագործվում են, ջրանցքներ, որոնք դեռ օգտագործվում են, և այդ ամենը արվել է մեկ մարդու կողմից, բայց վերջին տարիներին նա տառապել է մոլագար խելագարության ինչ-որ տարօրինակ ձևով: Նրա ալքիմիկոսները, որպեսզի նրան անմահ դարձնեն, նրան սնդիկի հաբեր տվեցին, նրանք կարծում էին, որ դա նրան անմահ կդարձնի, արդյունքում այս մարդը, ըստ երևույթին, առանձնանում էր ուշագրավ առողջությամբ, մահացավ մինչև 50 տարեկան դառնալը, և դրա վերջին տարիները. կարճ կյանքը մթնեց խելագարությունից: Կապարով թունավորումը կարող է իր զոհը դարձրել հռոմեական շատ կայսրերի. Հռոմում կար կապարով սանտեխնիկա, ջրատար, և հայտնի է, որ կապարի թունավորմամբ ուղեղի որոշ հատվածներ փոքրանում են, դա կարելի է տեսնել նույնիսկ տոմոգրաֆիկ նկարներում, ինտելեկտի անկում, IQ-ն ընկնում է, մարդը դառնում է շատ ագրեսիվ. Կապարից թունավորումը դեռևս մեծ խնդիր է բազմաթիվ քաղաքներում և երկրներում։ Այս տեսակի անցանկալի հետևանքներից ազատվելու համար մենք պետք է նոր նյութեր մշակենք շրջակա միջավայրը մաքրելու համար:

Հետաքրքիր նյութերը, որոնք ամբողջությամբ չեն բացատրվում, գերհաղորդիչներ են: Գերհաղորդունակությունը նույնպես հայտնաբերվել է 100 տարի առաջ: Այս երեւույթը մեծ մասամբ էկզոտիկ է, այն հայտնաբերվել է պատահական եղանակով։ Նրանք պարզապես սառեցրեցին սնդիկը հեղուկ հելիումի մեջ, չափեցին էլեկտրական դիմադրությունը, պարզվեց, որ այն իջնում ​​է ճիշտ մինչև զրոյի, իսկ ավելի ուշ պարզվեց, որ գերհաղորդիչներն ամբողջությամբ դուրս են մղում մագնիսական դաշտը և կարողանում են լևիտանալ մագնիսական դաշտում: Գերհաղորդիչների այս երկու բնութագրերը լայնորեն կիրառվում են բարձր տեխնոլոգիական կիրառություններում։ Բացատրվեց 100 տարի առաջ հայտնաբերված գերհաղորդականության տեսակը, բացատրելու համար կես դար պահանջվեց, այս բացատրությունը Նոբելյան մրցանակ բերեց Ջոն Բարդինին և նրա գործընկերներին։ Բայց հետո 80-ականներին, արդեն մեր դարում, հայտնաբերվեց գերհաղորդականության նոր տեսակ, և լավագույն գերհաղորդիչները պատկանում են այս դասին` պղնձի վրա հիմնված բարձր ջերմաստիճանի գերհաղորդիչներ: Հետաքրքիր առանձնահատկությունն այն է, որ նման գերհաղորդականությունը դեռևս չունի բացատրություն: Գերհաղորդիչների համար շատ դիմումներ կան: Օրինակ՝ գերհաղորդիչների օգնությամբ ստեղծվում են ամենահզոր մագնիսական դաշտերը, և դա օգտագործվում է մագնիսական ռեզոնանսային պատկերման մեջ։ Maglev շարժվող գնացքները ևս մեկ օգտագործում են, և ահա մի լուսանկար, որը ես անձամբ արել եմ Շանհայում, Maglev գնացքով, որը ցույց է տալիս ժամում 431 կիլոմետր արագության ցուցիչ: Գերհաղորդիչները երբեմն շատ էկզոտիկ են. օրգանական գերհաղորդիչները, այսինքն՝ ածխածնի վրա հիմնված գերհաղորդիչները, հայտնի են ավելի քան 30 տարի, պարզվում է, որ նույնիսկ ադամանդը կարելի է գերհաղորդիչ դարձնել՝ դրա մեջ փոքր քանակությամբ բորի ատոմներ ներմուծելով: Գրաֆիտը կարող է նաև գերհաղորդիչ դառնալ։

Ահա նաև մի հետաքրքիր պատմական զուգահեռ, թե ինչպես կարող են նյութերի հատկությունները կամ դրանց անտեղյակությունը ճակատագրական հետևանքներ ունենալ։ Երկու պատմություն, որոնք շատ գեղեցիկ են, բայց, ըստ երևույթին, պատմականորեն ճիշտ չեն, բայց ես ամեն դեպքում կպատմեմ, քանի որ գեղեցիկ պատմությունը երբեմն ավելի լավ է, քան իրական պատմությունը: Գիտահանրամատչելի գրականության մեջ իրականում հաճախ կարելի է հիշատակումներ գտնել այն մասին, թե ինչպես է անագի ժանտախտի ազդեցությունը, և ահա դրա օրինակը, փչացրեց Նապոլեոնի արշավանքները Ռուսաստանում և կապիտան Սքոթին դեպի Հարավային բևեռ: Փաստն այն է, որ 13 աստիճան Ցելսիուսի ջերմաստիճանում անագը մետաղից (սա սպիտակ թիթեղ է) անցում է կատարում մոխրագույն թիթեղի՝ կիսահաղորդչի, մինչդեռ խտությունը կտրուկ նվազում է, և անագը քանդվում է: Սա կոչվում է «անագ ժանտախտ»՝ անագը պարզապես փոշու է վերածվում: Եվ ահա մի պատմություն, որի ամբողջական բացատրությունը ես չեմ տեսել։ Նապոլեոնը գալիս է Ռուսաստան 620 հազարանոց բանակով, տալիս է ընդամենը մի քանի համեմատաբար փոքր մարտեր, և ընդամենը 150 հազար մարդ է հասնում Բորոդինո։ 620 գալիս, 150 հազարը հասնում է Բորոդին գրեթե առանց կռվի։ Բորոդինոյի օրոք ևս մոտ 40 հազար զոհ, հետո նահանջ Մոսկվայից, և 5 հազարը ողջ-ողջ հասնում է Փարիզ։ Ի դեպ, նահանջը նույնպես գրեթե առանց կռվի էր։ Ինչ է կատարվում? Ինչպե՞ս առանց կռվի 620 հազարից սահել 5 հազարի։ Կան պատմաբաններ, ովքեր պնդում են, որ ամեն ինչում մեղավոր է թիթեղի ժանտախտը՝ զինվորների համազգեստի կոճակները թիթեղից են եղել, թիթեղը փշրվել է հենց ցրտերը սկսվելուն պես, իսկ զինվորները իրականում մերկ են եղել ռուսական սառնամանիքին։ Խնդիրն այն է, որ կոճակները պատրաստված են եղել կեղտոտ թիթեղից, որը դիմացկուն է թիթեղից ժանտախտին։

Շատ հաճախ գիտահանրամատչելի մամուլում կարելի է նշել այն մասին, որ, ըստ տարբեր վարկածների, կապիտան Սքոթն իր հետ կամ ինքնաթիռներ է կրել, որոնցում վառելիքի տանկերն ունեին թիթեղյա զոդումներ, կամ պահածոներ թիթեղյա տարաների մեջ. թիթեղը նորից փլուզվել է, և արշավախումբը մահացել է սովից և ցրտից: Ես իրականում կարդացել եմ կապիտան Սքոթի օրագրերը. նա ոչ մի ինքնաթիռ չի նշել, ինչ-որ ձնագնաց ուներ, բայց դարձյալ վառելիքի բաքի մասին չի գրում, պահածոների մասին էլ չի գրում։ Այսպիսով, այս վարկածները, ըստ երևույթին, սխալ են, բայց շատ հետաքրքիր և ուսանելի։ Իսկ անագի ժանտախտի ազդեցությունը հիշելը առնվազն օգտակար է, եթե դուք գնում եք ցուրտ կլիմա։

Ահա ևս մեկ փորձ, և այստեղ ինձ եռման ջուր է պետք։ Նյութերի և դրանց կառուցվածքի հետ կապված մեկ այլ էֆեկտ, որը ոչ մեկի մտքով չէր անցնի, ձևի հիշողության էֆեկտն է, որը նույնպես պատահաբար հայտնաբերվեց: Այս նկարազարդման մեջ դուք կարող եք տեսնել, որ իմ գործընկերներն այս մետաղալարից երկու տառ են պատրաստել՝ T U, Տեխնիկական համալսարան, նրանք կարծրացրել են այս ձևը բարձր ջերմաստիճանում: Եթե ​​ինչ-որ ձև կարծրացնեք բարձր ջերմաստիճանում, նյութը կհիշի այս ձևը: Դուք կարող եք սիրտ պատրաստել, օրինակ՝ նվիրել այն ձեր սիրելիին և ասել՝ այս սիրտը հավերժ կհիշի իմ զգացմունքները... հետո այս ձևը կարող է քանդվել, բայց հենց որ այն իջեցնեք տաք ջրի մեջ, ձևը վերականգնվում է։ կարծես կախարդանք լինի: Դուք նոր եք կոտրել այս ձևը, բայց դրել եք տաք ջրի մեջ. ձևը վերականգնվել է: Եվ այս ամենը տեղի է ունենում շատ հետաքրքիր և բավականին նուրբ կառուցվածքային վերափոխման շնորհիվ, որը տեղի է ունենում այս նյութում 60 աստիճան Ցելսիուսի ջերմաստիճանում, ինչի համար էլ տաք ջուր է անհրաժեշտ մեր փորձի ժամանակ։ Եվ նույն փոխակերպումը տեղի է ունենում պողպատի մեջ, բայց պողպատում այն ​​տեղի է ունենում չափազանց դանդաղ, և ձևի հիշողության էֆեկտը չի առաջանում: Պատկերացրեք, եթե պողպատը նույնպես նման ազդեցություն ցուցաբերեր, մենք կապրեինք բոլորովին այլ աշխարհում։ Ձևի հիշողության էֆեկտն ունի բազմաթիվ կիրառումներ՝ ատամնաբուժական բրեկետներ, սրտի շրջանցումներ, օդանավի շարժիչի մասեր աղմուկը նվազեցնելու համար, զոդում գազատարներում և նավթատարներում: Իսկ հիմա ինձ ևս մեկ կամավոր է պետք... խնդրում եմ, ի՞նչ է քո անունը։ Վիկա՞ Այս մետաղալարով մենք Վիքիի օգնության կարիքն ունենք, դա ձևի հիշողության մետաղալար է: Նույն համաձուլվածքը նիտինոլ՝ նիկելի և տիտանի համաձուլվածք։ Այս մետաղալարը կոփվել է ուղիղ մետաղալարի տեսքով, և նա հավերժ կհիշի այս ձևը։ Վիկա, այս մետաղալարից մի կտոր վերցրու և ամեն կերպ ոլորիր, հնարավորինս անուղղակի դարձրու, միայն հանգույցները մի՛ կապիր, հանգույցը չի քանդվի։ Եվ հիմա թաթախեք այն եռացող ջրի մեջ, և մետաղալարը կհիշի այս ձևը ... լավ, ուղղե՞լ եք: Այս էֆեկտը կարելի է հավերժ դիտարկել, ես երևի հազար անգամ եմ տեսել, բայց ամեն անգամ, երեխայի պես, նայում և հիանում եմ, թե ինչ գեղեցիկ էֆեկտ է։ Եկեք ծափահարենք Վիկային։ Շատ լավ կլիներ, եթե կարողանայինք նաև համակարգչով կանխատեսել նման նյութերը։

Եվ ահա նյութերի օպտիկական հատկությունները, որոնք նույնպես բոլորովին աննշան են։ Պարզվում է, որ շատ նյութեր, գրեթե բոլոր բյուրեղները, լույսի ճառագայթը բաժանում են երկու ճառագայթների, որոնք շարժվում են տարբեր ուղղություններով և տարբեր արագություններով: Արդյունքում, եթե բյուրեղյա միջով նայեք ինչ-որ մակագրության, ապա մակագրությունը միշտ փոքր-ինչ կրկնապատկվելու է: Բայց դա, որպես կանոն, մեր աչքի համար չի տարբերվում։ Որոշ բյուրեղներում այս ազդեցությունն այնքան ուժեղ է, որ իրականում կարող եք տեսնել երկու մակագրություն:

Հարց հատակից.Դուք ասացիք՝ տարբեր արագություններո՞վ։

Արտեմ Օգանով.Այո, լույսի արագությունը հաստատուն է միայն վակուումում։ Խտացրած լրատվամիջոցներում այն ​​ավելի ցածր է: Ավելին, մենք կարծում էինք, որ յուրաքանչյուր նյութ ունի որոշակի գույն: Ռուբին կարմիր է, շափյուղան կապույտ է, բայց պարզվում է, որ գույնը կարող է կախված լինել նաև ուղղությունից։ Ընդհանուր առմամբ, բյուրեղի հիմնական բնութագրիչներից մեկը անիզոտրոպությունն է՝ հատկությունների կախվածությունը ուղղությունից։ Այս ուղղությամբ և այս ուղղությամբ հատկությունները տարբեր են։ Ահա հանքային կորդիերիտը, որի գույնը տարբեր ուղղություններով դարչնադեղնավունից փոխվում է կապույտ, սա նույն բյուրեղն է։ Ինչ-որ մեկը ինձ հավատու՞մ է: Կորդերիտի հատուկ բյուրեղ եմ բերել, ուրեմն խնդրում եմ... տեսեք, ի՞նչ գույն է։

Հարց հատակից.Սպիտակ տեսք ունի, բայց...

Արտեմ Օգանով.Թեթև ինչ-որ բանից, ինչպես սպիտակը, մինչև մանուշակագույն, դուք պարզապես պտտում եք բյուրեղը: Փաստորեն, կա իսլանդական լեգենդ այն մասին, թե ինչպես են վիկինգները հայտնաբերել Ամերիկան: Եվ շատ պատմաբաններ այս լեգենդը տեսնում են որպես այս էֆեկտի օգտագործման ցուցում: Երբ վիկինգները կորել էին Ատլանտյան օվկիանոսի մեջտեղում, նրանց թագավորը հանեց որոշակի արևի քար, և մթնշաղի լույսի ներքո կարողացավ որոշել ուղղությունը դեպի Արևմուտք, և նրանք նավարկեցին դեպի Ամերիկա: Ոչ ոք չգիտի, թե ինչ է արևի քարը, բայց շատ պատմաբաններ կարծում են, որ արևաքարն այն է, ինչ Վիկան պահում է իր ձեռքերում, կորդիերիտը, ի դեպ, կորդիերիտը հայտնաբերվել է Նորվեգիայի ափերի մոտ, և այս բյուրեղի օգնությամբ դուք իսկապես կարող եք նավարկել: մթնշաղի, երեկոյան լույսի, ինչպես նաև բևեռային լայնություններում: Եվ այս էֆեկտը ԱՄՆ ռազմաօդային ուժերն օգտագործում էին մինչև 50-ական թվականները, երբ այն փոխարինվեց ավելի առաջադեմ մեթոդներով։ Եվ ահա ևս մեկ հետաքրքիր էֆեկտ՝ ալեքսանդրիտ, եթե որևէ մեկը ցանկություն ունի, ես բերել եմ սինթետիկ ալեքսանդրիտի բյուրեղ, և դրա գույնը փոխվում է կախված լույսի աղբյուրից՝ ցերեկային լույսի ներքո և էլեկտրականությամբ։ Եվ, վերջապես, կա ևս մեկ հետաքրքիր էֆեկտ, որը գիտնականներն ու արվեստաբանները չէին կարողանում հասկանալ երկար դարեր շարունակ։ Լիկուրգի գավաթը մի առարկա է, որը պատրաստվել է հռոմեացի արհեստավորների կողմից ավելի քան 2000 տարի առաջ: Ցրված լույսի դեպքում այս բաժակը կանաչ է, իսկ փոխանցվող լույսի դեպքում՝ կարմիր։ Եվ դա ինձ հաջողվեց հասկանալ ընդամենը մի քանի տարի առաջ։ Պարզվել է, որ ամանը մաքուր ապակուց չէ, այլ պարունակում է ոսկու նանոմասնիկներ, որոնք ստեղծում են այս էֆեկտը։ Այժմ մենք հասկանում ենք գույնի բնույթը. գույնը կապված է որոշակի կլանման միջակայքերի հետ, նյութի էլեկտրոնային կառուցվածքի հետ, և դա, իր հերթին, կապված է նյութի ատոմային կառուցվածքի հետ:

Հարց հատակից.Կարո՞ղ են բացատրել «արտացոլված» և «անցնող» հասկացությունները:

Արտեմ Օգանով.Կարող է Ի դեպ, ես նշում եմ, որ հենց այս կլանման սպեկտրներն են որոշում, թե ինչու է կորդիերիտը տարբեր ուղղություններով տարբեր գույնի: Փաստն այն է, որ բյուրեղի կառուցվածքը, մասնավորապես՝ կորդիերիտը, տարբեր ուղղություններով տարբեր տեսք ունի, և լույսն այս ուղղություններով տարբեր կերպ է ներծծվում:

Ի՞նչ է սպիտակ լույսը: Սա ամբողջ սպեկտրն է՝ կարմիրից մինչև մանուշակագույն, և երբ լույսն անցնում է բյուրեղի միջով, այդ տիրույթի մի մասը կլանում է: Օրինակ, բյուրեղը կարող է կլանել կապույտ գույնը, և դուք կարող եք տեսնել, թե ինչ արդյունք կունենա այս աղյուսակը: Եթե ​​դուք կլանում եք կապույտ ճառագայթները, ապա ելքը կլինի նարնջագույն, այսինքն՝ երբ ինչ-որ նարնջագույն բան եք տեսնում, դուք գիտեք, որ այդ նյութը կլանում է կապույտ տիրույթում։ Ցրված լույսն այն է, երբ սեղանին ունես նույն Լիկուրգի բաժակը, լույսն ընկնում է, և այս լույսի մի մասը ցրվում է և մտնում քո աչքերը: Լույսի ցրումը ենթարկվում է բոլորովին այլ օրենքների և, մասնավորապես, կախված է առարկայի հատիկավորությունից։ Լույսի ցրման պատճառով երկինքը կապույտ է։ Գոյություն ունի Ռեյլի ցրման օրենք, որը կարող է օգտագործվել այս գույները բացատրելու համար:

Ես ձեզ ցույց տվեցի, թե ինչպես են հատկությունները կապված կառուցվածքի հետ: Իսկ թե ինչպես է հնարավոր կանխատեսել բյուրեղային կառուցվածքը, մենք համառոտ կանդրադառնանք հիմա։ Սա նշանակում է, որ բյուրեղային կառուցվածքների կանխատեսման խնդիրը մինչև վերջերս համարվում էր անլուծելի։ Այս խնդիրն ինքնին ձևակերպված է հետևյալ կերպ. ինչպե՞ս գտնել ատոմների դասավորությունը, որն ապահովում է առավելագույն կայունություն, այսինքն՝ նվազագույն էներգիա: Ինչպե՞ս դա անել: Դուք, իհարկե, կարող եք տեսակավորել տիեզերքում ատոմների դասավորության բոլոր տարբերակները, բայց պարզվում է, որ այդպիսի տարբերակները այնքան շատ են, որ դուք չեք ունենա բավարար կյանք դրանց միջով դասավորելու համար, իրականում նույնիսկ բավականին պարզ: համակարգեր, ասենք, 20 ատոմներով, ձեզ ավելի քան ժամանակ կպահանջվի տիեզերքի կյանքը՝ համակարգչի վրա այս բոլոր հնարավոր համակցությունները անցնելու համար: Ուստի համարվել է, որ այս խնդիրն անլուծելի է։ Այնուամենայնիվ, այս խնդիրը լուծվեց և մի քանի մեթոդներով, և ամենաարդյունավետ մեթոդը, թեև կարող է անհամեստ թվալ, մշակվել է իմ խմբի կողմից։ Մեթոդը կոչվում է «Հաջողություն», «USPEX», էվոլյուցիոն մեթոդ, էվոլյուցիոն ալգորիթմ, որի էությունը հիմա կփորձեմ բացատրել ձեզ։ Խնդիրը համարժեք է ինչ-որ բազմաչափ մակերևույթի վրա գլոբալ առավելագույնը գտնելուն. պարզության համար հաշվի առեք երկչափ մակերեսը՝ Երկրի մակերեսը, որտեղ անհրաժեշտ է գտնել ամենաբարձր լեռը՝ առանց քարտեզների: Եկեք դա դնենք այնպես, ինչպես ասաց իմ ավստրալացի գործընկեր Ռիչարդ Քլեգը. նա ավստրալիացի է, նա սիրում է կենգուրուներին, և իր ձևակերպման մեջ կենգուրուների, բավականին անխելացի կենդանիների օգնությամբ դուք պետք է որոշեք Երկրի մակերևույթի ամենաբարձր կետը: Կենգուրուն հասկանում է միայն պարզ հրահանգներ՝ բարձրացիր, իջիր: Էվոլյուցիոն ալգորիթմում մենք պատահականորեն վայրէջք կենգուրուին գցում ենք մոլորակի տարբեր կետեր և նրանցից յուրաքանչյուրին տալիս հրահանգ՝ բարձրանալ մոտակա բլրի գագաթը: Եվ նրանք գնում են: Երբ այս կենգուրուները հասնում են, օրինակ, Ճնճղուկի բլուրներին, և երբ հասնում են միգուցե Էլբրուսին, նրանցից ովքեր չեն բարձրացել, վերացվում են, հետ են կրակում: Որսորդը գալիս է, համարյա ասեցի, նկարիչ, որսորդը գալիս է կրակում է, իսկ ովքեր ողջ են մնացել, բուծման իրավունք են ստանում։ Եվ սրա շնորհիվ հնարավոր է ողջ որոնման տարածքից առանձնացնել ամենահեռանկարային ոլորտները։ Եվ քայլ առ քայլ, կրակելով ավելի ու ավելի բարձրահասակ կենգուրուների վրա, դուք կենգուրու բնակչությանը կտեղափոխեք համաշխարհային առավելագույնի։ Կենգուրուներն ավելի ու ավելի հաջողակ սերունդներ կբերեն, որսորդները կկրակեն ավելի ու ավելի բարձր մագլցող կենգուրուներին, և այդպիսով այս պոպուլյացիան պարզապես կարող է քշվել դեպի Էվերեստ:

Եվ սա է էվոլյուցիոն մեթոդների էությունը։ Պարզության համար ես բաց եմ թողնում տեխնիկական մանրամասները, թե ինչպես է դա իրականացվել: Եվ ահա այս մեթոդի ևս մեկ երկչափ իրականացում, ահա էներգետիկ մակերեսը, մենք պետք է գտնենք ամենակապույտ կետը, ահա մեր սկզբնական, պատահական կառուցվածքները. սրանք համարձակ կետերն են: Հաշվարկն անմիջապես հասկանում է, թե դրանցից որոնք են վատը, այստեղ՝ կարմիր և դեղին հատվածներում, որոնք են ամենահեռանկարայինը՝ կապույտ, կանաչավուն հատվածներում։ Եվ քայլ առ քայլ ամենահեռանկարային տարածքների նմուշառման խտությունը մեծանում է այնքան ժամանակ, մինչև մենք գտնենք ամենահարմարեցված, ամենակայուն կառուցվածքը։ Կան կառուցվածքների կանխատեսման տարբեր մեթոդներ՝ պատահական որոնման մեթոդներ, արհեստական ​​կռում և այլն, բայց ամենահզոր մեթոդը պարզվեց, որ այս էվոլյուցիոն մեթոդն է։

Ամենադժվարն այն է, թե ինչպես կարելի է համակարգչով սերունդներ տալ ծնողներից: Ինչպե՞ս վերցնել երկու ծնողական կառուցվածք և նրանցից երեխա դարձնել: Իրականում, համակարգչով դուք կարող եք երեխաներին պատրաստել ոչ միայն երկու ծնողներից, մենք փորձեր ենք արել, մենք երեքից, և չորսից փորձել ենք դա անել: Բայց, ինչպես պարզվում է, սա ոչ մի լավ բանի չի հանգեցնում, ինչպես կյանքում։ Երեխան ավելի լավ է, եթե կա երկու ծնող: Ի դեպ, մեկ ծնող էլ է աշխատում, երկու ծնող օպտիմալ են, երեք-չորսն էլ չեն աշխատում։ Էվոլյուցիոն մեթոդն ունի մի քանի հետաքրքիր առանձնահատկություններ, որոնք, ի դեպ, ընդհանուր են կենսաբանական էվոլյուցիայի հետ։ Մենք տեսնում ենք, թե ինչպես են չհարմարեցված, պատահական կառույցներից, որոնցով սկսում ենք հաշվարկը, հաշվարկի ընթացքում հայտնվում են խիստ կազմակերպված, խիստ պատվիրված լուծումներ։ Մենք տեսնում ենք, որ հաշվարկներն ամենաարդյունավետն են, երբ կառույցների պոպուլյացիան ամենատարբերն է։ Ամենակայուն և գոյատևող պոպուլյացիաները բազմազանության պոպուլյացիաներն են: Ահա, օրինակ, այն, ինչ ինձ դուր է գալիս Ռուսաստանում, այն է, որ Ռուսաստանում կա 150-ից ավելի ազգ: Կան շագանակագույն, կան թխահեր, կան ինձ նման կովկասյան ազգության մարդիկ, և այս ամենը ռուս բնակչությանը տալիս է կայունություն և ապագա։ Միապաղաղ բնակչությունը ապագա չունի. Սա շատ պարզ երևում է էվոլյուցիոն հաշվարկներից։

Կարո՞ղ ենք կանխատեսել, որ մթնոլորտային ճնշման ժամանակ ածխածնի կայուն ձևը գրաֆիտն է: Այո՛։ Այս հաշվարկը շատ արագ է։ Բայց գրաֆիտից բացի, մենք նույն հաշվարկով մի քանի հետաքրքիր, մի փոքր պակաս կայուն լուծումներ ենք արտադրում։ Եվ այս լուծումները նույնպես կարող են հետաքրքիր լինել։ Եթե ​​ճնշումը մեծացնենք, ապա գրաֆիտն արդեն անկայուն է։ Ադամանդը կայուն է, և մենք նաև շատ հեշտությամբ գտնում ենք այն։ Տեսեք, թե ինչպես հաշվարկը արագորեն ադամանդ է արտադրում սկզբնական խանգարված կառուցվածքներից: Սակայն մինչ ադամանդի հայտնաբերումը, արտադրվում են մի շարք հետաքրքիր կառույցներ։ Օրինակ, ահա այս կառույցը. Մինչ ադամանդն ունի վեցանկյուն օղակներ, այստեղ տեսանելի են 5 և 7 անկյունային օղակներ: Այս կառուցվածքը միայն մի փոքր պակաս կայուն է, քան ադամանդը, և սկզբում մենք մտածեցինք, որ դա հետաքրքրասիրություն է, իսկ հետո պարզվեց, որ սա ածխածնի նոր, իսկապես գոյություն ունեցող ձև է, որը ստեղծվել է բոլորովին վերջերս մեր և մեր գործընկերների կողմից: Այս հաշվարկը կատարվել է 1 միլիոն մթնոլորտում։ Եթե ​​ճնշումը հասցնենք 20 միլիոն մթնոլորտի, ապա ադամանդը կդադարի կայուն լինել։ Իսկ ադամանդի փոխարեն կայուն կլինի մի շատ տարօրինակ կառուցվածք, որի կայունությունը ածխածնի համար նման ճնշումների դեպքում կասկածվում էր արդեն շատ տասնամյակներ, և մեր հաշվարկը դա հաստատում է։

Այս մեթոդի օգնությամբ մեր և մեր գործընկերների կողմից շատ բան է արվել, ահա տարբեր հայտնագործությունների փոքր ընտրանի։ Խոսեմ միայն դրանցից մի քանիսի մասին:

Այս մեթոդի կիրառմամբ հնարավոր է լինում նյութերի լաբորատոր հայտնաբերումը փոխարինել համակարգչայինով։ Նյութերի լաբորատոր հայտնաբերման ժամանակ Էդիսոնը անգերազանցելի չեմպիոն էր՝ ասելով. «Ես 10 հազար ձախողում չեմ ունեցել, ես գտել եմ միայն 10 հազար ճանապարհ, որոնք չեն աշխատում»։ Սա ցույց է տալիս, թե որքան փորձեր, անհաջող փորձեր անել նախքան այս մեթոդով իրական բացահայտում անելը, և համակարգչային դիզայնի օգնությամբ կարող եք հաջողության հասնել 1-ից 1 փորձից, 100-ից 100-ը, 10 հազարից 10 հազարը: , սա մեր նպատակն է փոխարինել Էդիսոնի մեթոդը շատ ավելի արդյունավետ բանով:

Այժմ մենք կարող ենք օպտիմալացնել ոչ միայն էներգիան, այլև ցանկացած գույք: Ամենապարզ հատկությունը խտությունն է, իսկ մինչ այժմ հայտնի ամենախիտ նյութը ադամանդն է: Diamond-ը ընդհանրապես ռեկորդակիր է շատ առումներով։ Ադամանդի խորանարդ սանտիմետրում ավելի շատ ատոմներ կան, քան ցանկացած այլ նյութի մեկ խորանարդ սանտիմետրում: Ադամանդը կարծրության ռեկորդակիր է և նաև հայտնի ամենաքիչ սեղմվող նյութն է: Կարո՞ղ են այս ռեկորդները գերազանցել: Այժմ մենք կարող ենք այս հարցը տալ համակարգչին, և համակարգիչը կպատասխանի: Եվ պատասխանն է՝ այո, այս ռեկորդներից մի քանիսը կարող են կոտրվել: Պարզվեց, որ ադամանդին խտությամբ հաղթելը բավականին հեշտ է, կան ածխածնի ավելի խիտ ձևեր, որոնք գոյության իրավունք ունեն, բայց դեռ չեն սինթեզվել։ Ածխածնի այս ձևերը հաղթում են ադամանդին ոչ միայն խտությամբ, այլև օպտիկական հատկություններով: Նրանք կունենան ավելի բարձր բեկման ինդեքսներ և լույսի ցրվածություն. ի՞նչ է դա նշանակում: Ադամանդի բեկման ինդեքսը տալիս է ադամանդին իր անգերազանցելի փայլը և լույսի ներքին արտացոլումը, իսկ լույսի ցրվածությունը նշանակում է, որ սպիտակ լույսը կբաժանվի կարմիրից մինչև մանուշակագույն սպեկտրի ավելի շատ, քան ադամանդը: Ահա, ի դեպ, ոսկերչության ոլորտում ադամանդին հաճախ փոխարինող նյութը՝ խորանարդ ցիրկոնիան, խորանարդ ցիրկոնիան։ Այն լույսի ցրվածությամբ գերազանցում է ադամանդին, բայց, ցավոք, փայլով զիջում է ադամանդին։ Եվ ածխածնի նոր ձևերը երկու դեպքում էլ կհաղթեն ադամանդին: Ինչ վերաբերում է կարծրությանը: Մինչև 2003 թվականը համարվում էր, որ կարծրությունը մի հատկություն է, որը մարդիկ երբեք չեն սովորի կանխատեսել և հաշվարկել, 2003 թվականին ամեն ինչ փոխվեց չինացի գիտնականների աշխատանքով, և այս ամառ այցելեցի Չինաստանի Յանգշան համալսարան, որտեղ ստացա ևս մեկ պատվավոր պրոֆեսորի կոչում, և այնտեղ ես այցելեցի այս ամբողջ տեսության հիմնադիրին։ Մենք մշակել ենք այս տեսությունը։

Ահա մի աղյուսակ, որը ցույց է տալիս, թե ինչպես են հաշվարկված կարծրության սահմանումները համաձայն փորձի հետ: Նորմալ նյութերի մեծ մասի համար համաձայնությունը գերազանց է, բայց գրաֆիտի համար մոդելները կանխատեսում էին, որ այն պետք է լինի գերկարծր, ինչը ակնհայտորեն սխալ է: Մեզ հաջողվեց հասկանալ և ուղղել այս սխալը։ Եվ հիմա, այս մոդելով, մենք կարող ենք հուսալիորեն կանխատեսել կարծրություն ցանկացած նյութի համար, և համակարգչին կարող ենք տալ հետևյալ հարցը՝ ո՞րն է ամենադժվար նյութը։ Հնարավո՞ր է կարծրությամբ գերազանցել ադամանդին: Մարդիկ իրականում մտածում են այս մասին շատ ու շատ տասնամյակներ շարունակ: Այսպիսով, ո՞րն է ածխածնի ամենադժվար կառուցվածքը: Պատասխանը հուսահատեցնող էր. ադամանդ, իսկ ածխածնի մեջ ավելի դժվար բան չի կարող լինել: Բայց դուք կարող եք գտնել ածխածնի կառուցվածքներ, որոնք կարծրությամբ մոտ կլինեն ադամանդին: Ածխածնային կառույցները, որոնք կարծրությամբ մոտ են ադամանդին, իսկապես գոյության իրավունք ունեն: Եվ դրանցից մեկն այն է, որը ես ձեզ ավելի վաղ ցույց տվեցի, 5 և 7 անդամ ունեցող ալիքներով: Դուբրովինսկին 2001-ին գրականության մեջ առաջարկեց ծայրահեղ կոշտ նյութ ՝ տիտանի երկօքսիդ, կարծում էին, որ այն կարծրությամբ շատ չի զիջում ադամանդին, բայց կասկածներ կային: Փորձը բավականին հակասական էր։ Այդ աշխատանքից ստացված գրեթե բոլոր փորձնական չափումները վաղ թե ուշ հերքվում էին. շատ դժվար էր չափել կարծրությունը՝ նմուշների փոքր չափի պատճառով։ Բայց հաշվարկը ցույց տվեց, որ այդ փորձի ժամանակ կարծրությունը նույնպես սխալ է չափվել, և տիտանի երկօքսիդի իրական կարծրությունը մոտ 3 անգամ ավելի քիչ է, քան պնդում էին փորձարարները։ Այսպիսով, այս կարգի հաշվարկների օգնությամբ կարելի է նույնիսկ դատել, թե որ փորձն է հուսալի և որը ոչ, ուստի այս հաշվարկներն այժմ հասել են բարձր ճշգրտության:

Ածխածնի հետ կապված ևս մեկ պատմություն կա, որը ես կցանկանայի ձեզ պատմել. այն հատկապես կատաղի է եղել վերջին 6 տարիներին: Բայց դա սկսվեց 50 տարի առաջ, երբ ամերիկացի հետազոտողները նման փորձ կատարեցին. վերցրեցին գրաֆիտը և սեղմեցին այն մոտ 150-200 հազար մթնոլորտ ճնշման տակ: Եթե ​​գրաֆիտը սեղմվում է բարձր ջերմաստիճանում, ապա այն պետք է վերածվի ադամանդի՝ բարձր ճնշման դեպքում ածխածնի ամենակայուն ձևը, որը հենց այդպես է սինթեզվում ալմաստը: Եթե ​​այս փորձը կատարեք սենյակային ջերմաստիճանում, ապա ադամանդը չի կարող առաջանալ։ Ինչո՞ւ։ Քանի որ կառուցվածքի վերադասավորումը, որը պահանջվում է գրաֆիտը ադամանդի վերածելու համար, չափազանց մեծ է, այդ կառույցները չափազանց տարբեր են, իսկ էներգետիկ արգելքը, որը պետք է հաղթահարվի, չափազանց մեծ է: Իսկ ադամանդի առաջացման փոխարեն մենք կդիտարկենք ինչ-որ այլ կառույցի առաջացումը, ոչ թե ամենակայունը, այլ ամենացածր կազմավորման արգելքը։ Մենք առաջարկեցինք նման կառուցվածք, և այն անվանեցինք M-ածխածին, սա նույն կառուցվածքն է՝ 5 և 7 անդամանոց օղակներով. հայ ընկերներս դա կատակով ասում են «մկարբոն-շմուգլեր»։ Պարզվեց, որ այս կառույցը լիովին նկարագրում է 50 տարի առաջվա այդ փորձի արդյունքները, և փորձը բազմիցս կրկնվել է։ Փորձը, ի դեպ, շատ գեղեցիկ է. սեղմելով գրաֆիտը (սև, փափուկ անթափանց կիսամետաղ) սենյակային ջերմաստիճանում, ճնշման տակ, հետազոտողները ստացան թափանցիկ գերկարծր ոչ մետաղ. բացարձակապես ֆանտաստիկ փոխակերպում: Բայց սա ադամանդ չէ, նրա հատկությունները չեն համընկնում ադամանդի հետ, և մեր այն ժամանակվա հիպոթետիկ կառուցվածքը լիովին նկարագրել է այս նյութի հատկությունները։ Մենք անչափ ուրախացանք, հոդված գրեցինք և հրապարակեցինք հեղինակավոր Physical Review Letters ամսագրում և ուղիղ մեկ տարի հանգստացանք մեր դափնիների վրա։ Մեկ տարի անց ամերիկացի և ճապոնացի գիտնականները գտան նոր կառույց՝ բոլորովին տարբերվող նրանից՝ այս՝ 4 և 8 անդամանոց օղակներով։ Այս կառուցվածքը բոլորովին տարբերվում է մերից, բայց գրեթե նույն կերպ նկարագրում է փորձարարական տվյալները։ Խնդիրն այն է, որ փորձնական տվյալները ցածր լուծաչափով էին, և շատ այլ կառույցներ հարմար էին դրանց համար։ Անցավ ևս վեց ամիս, Վանգ անունով չինացին առաջարկեց W-carbon, և W-carbon-ը նույնպես բացատրեց փորձարարական տվյալները: Շուտով պատմությունը դարձավ գրոտեսկային. նոր չինական խմբերը միացան, և չինացիները սիրում են արտադրել, և նրանք կնքեցին մոտ 40 կառուցվածք, և նրանք բոլորը համապատասխանում են փորձարարական տվյալներին. P-, Q-, R-, S-carbon, Q-carbon: , X -, Y-, Z-ածխածնի, M10-ածխածնի հայտնի է, X'-ածխածնի, եւ այլն - նույնիսկ այբուբենը բավարար չէ: Այսպիսով, ո՞վ է ճիշտ: Ընդհանուր առմամբ, մեր M-carbon-ն ի սկզբանե ուներ ճիշտ նույն իրավունքը պնդելու, որ ճիշտ է, ինչպես բոլորը:

Պատասխան լսարանից.Բոլորը ճիշտ են.

Արտեմ Օգանով.Սա էլ չի լինում։ Փաստն այն է, որ բնությունը միշտ էքստրեմալ լուծումներ է ընտրում։ Ոչ միայն մարդիկ են ծայրահեղական, այլեւ բնությունն է ծայրահեղական: Բարձր ջերմաստիճանի դեպքում բնությունն ընտրում է ամենակայուն վիճակը, քանի որ բարձր ջերմաստիճանի դեպքում կարող ես անցնել ցանկացած էներգետիկ արգելք, իսկ ցածր ջերմաստիճանի դեպքում բնությունն ընտրում է ամենափոքր պատնեշը, և կարող է լինել միայն մեկ հաղթող: Կարող է լինել միայն մեկ չեմպիոն, բայց կոնկրետ ո՞վ: Դուք կարող եք կատարել բարձր լուծաչափով փորձ, բայց մարդիկ փորձում են 50 տարի, և ոչ ոք չի հաջողվել, բոլոր արդյունքներն անորակ էին: Դուք կարող եք կատարել հաշվարկը: Եվ հաշվարկում հնարավոր կլիներ դիտարկել այս բոլոր 40 կառույցների ձևավորման ակտիվացման խոչընդոտները։ Բայց, նախ, չինացիները դեռ նոր ու նոր կառույցներ են հորինում, և ինչքան էլ փորձես, դեռ մի չինացի կգտնվի, որ կասի. Ակտիվացման խոչընդոտներ, քանի դեռ չեք ուղարկել արժանի հանգստի: Սա առաջին դժվարությունն է։ Երկրորդ դժվարությունն այն է, որ շատ, շատ դժվար է հաշվել ակտիվացման խոչընդոտները պինդ վիճակի փոխակերպումների ժամանակ, սա չափազանց ոչ տրիվիալ խնդիր է, անհրաժեշտ են հատուկ մեթոդներ և հզոր համակարգիչներ։ Փաստն այն է, որ այդ փոխակերպումները տեղի են ունենում ոչ թե ամբողջ բյուրեղում, այլ սկզբում մի փոքրիկ հատվածում՝ սաղմում, այնուհետև այն տարածվում է միջուկի վրա և հետագա: Իսկ այս սաղմի մոդելավորումը չափազանց բարդ խնդիր է։ Բայց մենք գտանք նման մեթոդ, մի մեթոդ, որն ավելի վաղ մշակվել էր ավստրիացի և ամերիկացի գիտնականների կողմից, և այն հարմարեցրինք մեր առաջադրանքին։ Մեզ հաջողվեց այնպես ձևափոխել այս մեթոդը, որ մեկ հարվածով կարողացանք մեկընդմիշտ լուծել այս խնդիրը։ Մենք խնդիրը դրեցինք հետևյալ կերպ. եթե դուք սկսում եք գրաֆիտից՝ կոշտ կոդավորված սկզբնական վիճակից, և վերջնական վիճակը տրված է անորոշ՝ ածխածնի ցանկացած քառանիստ, sp3-հիբրիդացված ձև (և սրանք այն վիճակներն են, որոնք մենք սպասում ենք ճնշման տակ), ապա արգելքներից որն է լինելու նվազագույնը: Այս մեթոդը կարող է հաշվել խոչընդոտները և գտնել նվազագույն արգելքը, բայց եթե վերջնական վիճակը սահմանենք որպես տարբեր կառույցների համույթ, ապա մենք կարող ենք ամբողջությամբ լուծել խնդիրը։ Մենք հաշվարկը սկսեցինք գրաֆիտ-ադամանդ փոխակերպմամբ՝ որպես «սերմ», գիտենք, որ փորձի մեջ այդ փոխակերպումը չի նկատվում, բայց մտածում էինք, թե ինչ կանի հաշվարկն այս փոխակերպման հետ։ Մենք մի փոքր սպասեցինք (իրականում, այս հաշվարկը սուպերհամակարգչի վրա տեւեց կես տարի) - և ադամանդի փոխարեն, հաշվարկը մեզ տվեց M-ածխածին:

Ընդհանուր առմամբ, պետք է ասեմ, որ ես անչափ բախտավոր մարդ եմ, հաղթելու հնարավորություն ունեի 1/40, քանի որ մոտ 40 կառույց ունեին հաղթելու հավասար հնարավորություններ, բայց նորից վիճակախաղի տոմս հանեցի։ Մեր M-carbon-ը հաղթեց, մենք հրապարակեցինք մեր արդյունքները նոր հեղինակավոր Scientific Reports ամսագրում, Nature խմբի նոր ամսագրում, և մեր տեսական արդյունքները հրապարակելուց մեկ ամիս անց բարձր լուծաչափով փորձի արդյունքները հրապարակվեցին նույն ամսագրում։ , 50 տարվա մեջ առաջին անգամ ստացվել է. Յեյլի համալսարանի գիտնականները բարձր լուծաչափով փորձ կատարեցին և փորձարկեցին այս բոլոր կառուցվածքները, և պարզվեց, որ միայն M-ածխածինը բավարարում է բոլոր փորձարարական տվյալները։ Իսկ այժմ ածխածնի ձևերի ցանկում կա ևս մեկ փորձարարական և տեսականորեն հաստատված ածխածնի ալոտրոպ՝ M-ածխածինը։

Ես կնշեմ ևս մեկ ալքիմիական փոխակերպում. Ճնշման տակ սպասվում է, որ բոլոր նյութերը կվերածվեն մետաղի, վաղ թե ուշ ցանկացած նյութ կդառնա մետաղ։ Իսկ ի՞նչ է լինելու այն նյութի հետ, որն ի սկզբանե արդեն մետաղ էր։ Օրինակ՝ նատրիում։ Նատրիումը ամենևին էլ պարզապես մետաղ չէ, այլ զարմանալի մետաղ, որը նկարագրված է ազատ էլեկտրոնի մոդելով, այսինքն՝ լավ մետաղի ծայրահեղ դեպք է։ Ի՞նչ կպատահի, եթե նատրիումը քամեք: Պարզվում է, որ նատրիումը այլևս լավ մետաղ չի լինի. սկզբում նատրիումը կվերածվի միաչափ մետաղի, այսինքն՝ էլեկտրականությունը կանցնի միայն մեկ ուղղությամբ։ Ավելի բարձր ճնշման դեպքում մենք կանխատեսում էինք, որ նատրիումը ընդհանրապես կկորցնի իր մետաղականությունը և կվերածվի կարմրավուն թափանցիկ դիէլեկտրիկի, իսկ եթե ճնշումն էլ ավելի մեծացվի, ապա այն կդառնա անգույն, ինչպես ապակի: Այսպիսով, դուք վերցնում եք արծաթափայլ մետաղ, սեղմում եք այն, սկզբում այն ​​վերածվում է վատ մետաղի, ածխի պես սև, սեղմեք ավելին, այն վերածվում է կարմրավուն թափանցիկ բյուրեղի, որը նման է ռուբինի, իսկ հետո դառնում է ապակու պես սպիտակ: Մենք դա կանխատեսել էինք, և Nature ամսագիրը, որտեղ մենք այն ուղարկել էինք, հրաժարվեց հրապարակել այն: Խմբագիրը մի քանի օրվա ընթացքում վերադարձրեց տեքստը և ասաց. մենք չենք հավատում, այն չափազանց էկզոտիկ է։ Մենք գտանք փորձարար Միխայիլ Երեմեցին, ով պատրաստ էր փորձարկել այս կանխատեսումը, և ահա արդյունքը. 110 Գիգապասկալով, դա 1,1 միլիոն մթնոլորտ է, այն դեռ արծաթափայլ մետաղ է, 1,5 միլիոն մթնոլորտով, դա ռեակտիվ սև վատ մետաղ է: 2 միլիոն մթնոլորտում այն ​​թափանցիկ կարմրավուն ոչ մետաղ է։ Եվ արդեն այս փորձով մենք շատ հեշտությամբ հրապարակեցինք մեր արդյունքները։ Ի դեպ, սա նյութի բավականին էկզոտիկ վիճակ է, քանի որ էլեկտրոններն այլևս տարածված չեն տարածության մեջ (ինչպես մետաղներում) և տեղայնացված չեն ատոմների կամ կապերի վրա (ինչպես իոնային և կովալենտային նյութերում)՝ վալենտային էլեկտրոններ, որոնք ապահովում էին մետաղականություն։ նատրիումին, թակարդում են դատարկ տարածության մեջ, որտեղ ատոմներ չկան, և դրանք շատ խիստ տեղայնացված են: Նման նյութը կարելի է անվանել էլեկտրիդ, այսինքն. աղը, որտեղ բացասական լիցքավորված իոնների՝ անիոնների դերը խաղում են ոչ թե ատոմները (ասենք՝ ֆտորը, քլորը, թթվածինը), այլ էլեկտրոնային խտության փունջները, իսկ նատրիումի մեր ձևը էլեկտրիդի ամենապարզ և ամենավառ օրինակն է։ .

Նման հաշվարկները կարող են օգտագործվել նաև երկրի և մոլորակների ինտերիերի էությունը հասկանալու համար: Երկրագնդի ներքին վիճակի մասին տեղեկանում ենք հիմնականում անուղղակի տվյալներից՝ սեյսմոլոգիական տվյալներից։ Մենք գիտենք, որ կա Երկրի մետաղական միջուկ, որը հիմնականում բաղկացած է երկաթից, և ոչ մետաղական թաղանթ, որը բաղկացած է մագնեզիումի սիլիկատներից, որը կոչվում է թիկնոց, և հենց մակերեսի մոտ կա մի բարակ երկրակեղև, որի վրա մենք ապրում ենք, և որը մենք շատ լավ գիտենք։Լավ։ Իսկ Երկրի ինտերիերը մեզ համարյա ամբողջովին անհայտ է։ Ուղղակի փորձարկումներով մենք կարող ենք ուսումնասիրել միայն Երկրի շատ, շատ մակերեսը: Ամենախորը հորատանցքը Kola Superdeep-ն է, դրա խորությունը 12,3 կիլոմետր է, հորատվել է ԽՍՀՄ-ում, ոչ ոք չէր կարող ավելի խորը հորատել: Ամերիկացիները փորձեցին հորատել, սնանկացան այս նախագծի վրա և կանգնեցրին այն։ ԽՍՀՄ-ում հսկայական գումարներ են ներդրվել, հորատվել է մինչև 12 կիլոմետր, հետո տեղի է ունեցել պերեստրոյկա, և նախագիծը սառեցվել է։ Բայց Երկրի շառավիղը 500 անգամ ավելի մեծ է, և նույնիսկ «Կոլա» գերխորը հորատանցքը փորեց միայն մոլորակի մակերեսը: Բայց Երկրի խորքերի էությունը որոշում է Երկրի երեսը՝ երկրաշարժեր, հրաբուխներ, մայրցամաքային շեղումներ: Մագնիսական դաշտը ձևավորվում է Երկրի միջուկում, որին մենք երբեք չենք հասնի։ Երկրի հալված արտաքին միջուկի կոնվեկցիան պատասխանատու է Երկրի մագնիսական դաշտի առաջացման համար։ Ի դեպ, Երկրի ներքին միջուկը պինդ է, իսկ արտաքինը՝ հալած, այն նման է շոկոլադե կոնֆետի՝ հալած շոկոլադով, իսկ ներսում՝ ընկույզ՝ ահա թե ինչպես կարելի է պատկերացնել Երկրի միջուկը։ Երկրի պինդ թիկնոցի կոնվեկցիան շատ դանդաղ է, նրա արագությունը տարեկան մոտ 1 սանտիմետր է; տաք հոսքերը բարձրանում են, ավելի ցուրտները՝ իջնում, և սա Երկրի թիկնոցի կոնվեկտիվ շարժումն է և պատասխանատու է մայրցամաքային շեղումների, հրաբուխների, երկրաշարժերի համար:

Կարևոր հարց է, թե որքան է ջերմաստիճանը Երկրի կենտրոնում: Մենք գիտենք սեյսմոլոգիական մոդելների ճնշումը, բայց այս մոդելները ջերմաստիճան չեն տալիս: Ջերմաստիճանը որոշվում է հետևյալ կերպ՝ մենք գիտենք, որ ներքին միջուկը պինդ է, արտաքինը՝ հեղուկ, և որ միջուկը երկաթից է։ Այսպիսով, եթե դուք գիտեք երկաթի հալման կետը այդ խորության վրա, ապա դուք գիտեք միջուկի ջերմաստիճանը այդ խորության վրա: Փորձարկումներ արվեցին, բայց տվեցին 2 հազար աստիճանի անորոշություն, և հաշվարկներ արվեցին, և հաշվարկները վերջ դրեցին այս հարցին։ Երկաթի հալման ջերմաստիճանը ներքին և արտաքին միջուկի սահմանին կազմել է մոտ 6,4 հազար աստիճան Կելվին։ Բայց երբ երկրաֆիզիկոսներն իմացան այս արդյունքի մասին, պարզվեց, որ այս ջերմաստիճանը չափազանց բարձր է Երկրի մագնիսական դաշտի բնութագրերը ճիշտ վերարտադրելու համար. այս ջերմաստիճանը չափազանց բարձր է: Եվ հետո ֆիզիկոսները հիշեցին, որ իրականում միջուկը մաքուր երկաթ չէ, այլ պարունակում է տարբեր կեղտեր։ Ինչ, մենք դեռ հստակ չգիտենք, բայց թեկնածուների թվում են թթվածինը, սիլիցիումը, ծծումբը, ածխածինը, ջրածինը։ Տարբեր կեղտերը տարբերելով, դրանց ազդեցությունը համեմատելով՝ հնարավոր եղավ հասկանալ, որ հալման կետը պետք է իջեցնել մոտ 800 աստիճանով։ 5600 աստիճան Կելվինը նման ջերմաստիճան է Երկրի ներքին և արտաքին միջուկների սահմանին, և այս գնահատականը ներկայումս ընդհանուր առմամբ ընդունված է: Ջերմաստիճանը կեղտաջրերով իջեցնելու այս էֆեկտը՝ հալման կետի էվեկտիկական իջեցումը, հայտնի է, այս էֆեկտի պատճառով ձմռանը տուժում են մեր կոշիկները՝ ճանապարհներին աղ են շաղ տալիս, որպեսզի իջեցնեն ձյան հալման ջերմաստիճանը, և սա՝ պինդ ձյունը, սառույցը վերածվում է հեղուկ վիճակի, և մեր կոշիկները տուժում են այս աղաջրից։

Բայց միևնույն երևույթի, թերևս, ամենահզոր օրինակը Վուդի համաձուլվածքն է՝ համաձուլվածք, որը բաղկացած է չորս մետաղներից, կան բիսմութ, կապար, անագ և կադմիում, այս մետաղներից յուրաքանչյուրն ունի հալման համեմատաբար բարձր ջերմաստիճան, բայց փոխադարձ իջեցման ազդեցությունը։ հալման կետն այնքան ուժեղ է աշխատում, որ Վուդի համաձուլվածքը հալվում է եռացող ջրի մեջ: Ո՞վ է ուզում անել այս փորձը: Ի դեպ, Wood's-ի համաձուլվածքի այս նմուշը ես գնել եմ Երևանում, սև շուկայում, որը, հավանաբար, լրացուցիչ բուրմունք կտա այս փորձին։

Լցնել եռացող ջուր, և ես կպահեմ Փայտի համաձուլվածքը, և կտեսնես, թե ինչպես են Փայտի խառնուրդի կաթիլները թափվելու բաժակի մեջ։

Կաթիլները թափվում են, բավական է: Այն հալչում է տաք ջրի ջերմաստիճանում։

Եվ այս էֆեկտը տեղի է ունենում Երկրի միջուկում, դրա շնորհիվ սեւ համաձուլվածքի հալման կետը նվազում է։ Բայց հիմա հաջորդ հարցն է՝ ինչի՞ց է բաղկացած միջուկը։ Գիտենք, որ երկաթը շատ է և որոշ թեթև տարրեր-կեղտեր, ունենք 5 թեկնածու։ Մենք սկսեցինք ամենաքիչ հավանական թեկնածուներից՝ ածխածնից և ջրածնից: Ասեմ, որ մինչև վերջերս քչերն էին ուշադրություն դարձնում այս թեկնածուներին, երկուսն էլ քիչ հավանական էին համարվում։ Մենք որոշեցինք ստուգել այն: Մոսկվայի պետական ​​համալսարանի աշխատակցուհի Զուլֆիա Բազանովայի հետ մենք որոշեցինք ստանձնել այս խնդիրը՝ կանխատեսել երկաթի կարբիդների և հիդրիդների կայուն կառուցվածքներն ու կայուն բաղադրությունը Երկրի միջուկի պայմաններում։ Մենք դա արեցինք նաև սիլիցիումի համար, որտեղ առանձնահատուկ անակնկալներ չգտանք, և ածխածնի համար պարզվեց, որ այն միացությունները, որոնք երկար տասնամյակներ համարվել են կայուն, փաստորեն, անկայուն են Երկրի միջուկի ճնշման տակ: Եվ պարզվում է, որ ածխածինը շատ լավ թեկնածու է, իրականում միայն ածխածինը կարող է հիանալի բացատրել Երկրի ներքին միջուկի շատ հատկություններ՝ ի տարբերություն նախորդ աշխատանքի: Մյուս կողմից, ջրածինը բավականին վատ թեկնածու է, Երկրի միջուկի ոչ մի հատկություն չի կարող բացատրվել միայն ջրածնով: Ջրածինը կարող է առկա լինել փոքր քանակությամբ, սակայն այն չի կարող լինել Երկրի միջուկի հիմնական կեղտոտ տարրը: Ճնշված ջրածնի հիդրիդների համար մենք անակնկալ գտանք՝ պարզվեց, որ կա կայուն միացություն՝ դպրոցական քիմիայի հետ հակասող բանաձևով։ Նորմալ քիմիկոսը կգրի ջրածնի հիդրիդների բանաձևերը որպես FeH 2 և FeH 3, ընդհանուր առմամբ, FeH-ը նույնպես հայտնվում է ճնշման տակ, և նրանք համակերպվում են դրա հետ, բայց այն, որ FeH 4-ը կարող է առաջանալ ճնշման տակ, իսկական անակնկալ էր: Եթե ​​մեր երեխաները դպրոցում գրեն FeH 4 բանաձեւը, ես երաշխավորում եմ, որ նրանք քիմիայից A կստանան, ամենայն հավանականությամբ, նույնիսկ մեկ քառորդում: Բայց պարզվում է, որ ճնշման տակ խախտվում են քիմիայի կանոնները, և հայտնվում են նման էկզոտիկ միացություններ։ Բայց, ինչպես ասացի, երկաթի հիդրիդները դժվար թե կարևոր լինեն Երկրի ինտերիերի համար, քիչ հավանական է, որ ջրածինը այնտեղ զգալի քանակությամբ կա, բայց ածխածինը, ամենայն հավանականությամբ, առկա է:

Եվ, վերջապես, վերջին նկարազարդումը Երկրի թիկնոցի մասին, ավելի ճիշտ՝ միջուկի և թիկնոցի սահմանի, այսպես կոչված, D շերտի մասին, որն ունի շատ տարօրինակ հատկություններ։ Հատկություններից էր սեյսմիկ ալիքների, ձայնային ալիքների տարածման անիզոտրոպիան՝ ուղղահայաց և հորիզոնական ուղղությամբ արագությունները զգալիորեն տարբերվում են։ Ինչո՞ւ է այդպես։ Երկար ժամանակ չէի կարողանում հասկանալ։ Պարզվում է, որ Երկրի միջուկի և թիկնոցի սահմանի շերտում մագնեզիումի սիլիկատի նոր կառուցվածք է գոյանում։ Սա մեզ հաջողվել է հասկանալ 8 տարի առաջ։ Միաժամանակ մենք և մեր ճապոնացի գործընկերները հրատարակեցինք 2 աշխատություն Science and Nature ամսագրում, որոնք ապացուցեցին այս նոր կառույցի գոյությունը։ Անմիջապես կարելի է տեսնել, որ այս կառուցվածքը բոլորովին այլ տեսք ունի տարբեր ուղղություններով, և դրա հատկությունները պետք է տարբերվեն տարբեր ուղղություններով, ներառյալ առաձգական հատկությունները, որոնք պատասխանատու են ձայնային ալիքների տարածման համար: Այս կառույցի օգնությամբ հնարավոր եղավ բացատրել բոլոր այն ֆիզիկական անոմալիաները, որոնք հայտնաբերվեցին ու անհանգստություն պատճառեցին շատ ու շատ տարիներ։ Ես նույնիսկ հասցրեցի որոշ կանխատեսումներ անել։

Մասնավորապես, ավելի փոքր մոլորակները, ինչպիսիք են Մերկուրին և Մարսը, չեն ունենա D շերտի նման շերտ»: Այս կառույցը կայունացնելու համար բավարար ճնշում չկա։ Հնարավոր էր նաև կանխատեսում անել, որ Երկիր մոլորակի սառչման ժամանակ այս շերտը պետք է աճի, քանի որ հետպերովսկիտի կայունությունը մեծանում է ջերմաստիճանի նվազման հետ։ Հնարավոր է, որ երբ Երկիրը ձևավորվել է, այդ շերտն ընդհանրապես գոյություն չի ունեցել, և այն ծնվել է մեր մոլորակի զարգացման վաղ փուլում։ Իսկ այժմ այս ամենը կարելի է հասկանալ բյուրեղային նյութերի նոր կառուցվածքների կանխատեսումների շնորհիվ։

Պատասխան լսարանից.Գենետիկական ալգորիթմի շնորհիվ։

Արտեմ Օգանով.Այո, չնայած այս վերջին պատմությունը հետպերովսկիտի մասին նախորդել է այս էվոլյուցիոն մեթոդի գյուտին: Ի դեպ, նա ինձ դրդեց հորինել այս մեթոդը։

Պատասխան լսարանից.Այսպիսով, այս գենետիկական ալգորիթմը 100 տարեկան է, նրանք պարզապես այնտեղ ոչինչ չեն արել:

Արտեմ Օգանով.Այս ալգորիթմը ստեղծվել է իմ և իմ ասպիրանտների կողմից 2006թ. Ի դեպ, դա «գենետիկ» անվանելը սխալ է, ավելի ճիշտ անվանումը «էվոլյուցիոն» է։ Էվոլյուցիոն ալգորիթմները հայտնվեցին 70-ականներին, և դրանք կիրառություն գտան տեխնոլոգիայի և գիտության բազմաթիվ ոլորտներում։ Օրինակ, մեքենաները, նավերը և ինքնաթիռները օպտիմիզացված են էվոլյուցիոն ալգորիթմների միջոցով: Բայց յուրաքանչյուր նոր առաջադրանքի համար էվոլյուցիոն ալգորիթմը բոլորովին այլ է: Էվոլյուցիոն ալգորիթմները մեկ մեթոդ չեն, այլ մեթոդների հսկայական խումբ, կիրառական մաթեմատիկայի մի ամբողջ հսկայական տարածք, և յուրաքանչյուր նոր տեսակի խնդրի համար պետք է նոր մոտեցում հորինել:

Պատասխան լսարանից.Ի՞նչ մաթեմատիկա: Դա գենետիկա է:

Արտեմ Օգանով.Դա գենետիկա չէ, դա մաթեմատիկա է: Եվ յուրաքանչյուր նոր առաջադրանքի համար դուք պետք է զրոյից հորինեք ձեր նոր ալգորիթմը: Եվ մարդիկ իրականում փորձել են մեզնից առաջ հորինել էվոլյուցիոն ալգորիթմներ և հարմարեցնել դրանք բյուրեղային կառուցվածքները կանխատեսելու համար: Բայց նրանք այլ ոլորտներից ալգորիթմները չափազանց բառացիորեն վերցրեցին, և դա չաշխատեց, ուստի մենք ստիպված էինք զրոյից նոր մեթոդ ստեղծել, և այն շատ հզոր էր: Թեև էվոլյուցիոն ալգորիթմների ոլորտը գոյություն ունի մոտավորապես այնքան ժամանակ, որքան ես, առնվազն 1975 թվականից ի վեր, բյուրեղային կառուցվածքի կանխատեսումը բավականին մեծ ջանքեր է պահանջել աշխատանքային մեթոդ ստեղծելու համար:

Այս բոլոր օրինակները, որոնք ես ձեզ տվեցի, ցույց են տալիս, թե ինչպես է նյութի կառուցվածքի ըմբռնումը և նյութի կառուցվածքը կանխատեսելու ունակությունը հանգեցնում նոր նյութերի նախագծմանը, որոնք կարող են ունենալ հետաքրքիր օպտիկական հատկություններ, մեխանիկական հատկություններ, էլեկտրոնային հատկություններ: Նյութեր, որոնք կազմում են Երկրի և այլ մոլորակների ինտերիերը: Այս դեպքում այս մեթոդներով դուք կարող եք համակարգչով լուծել հետաքրքիր խնդիրների մի ամբողջ շարք: Այս մեթոդի մշակման և դրա կիրառման գործում հսկայական ներդրում են ունեցել իմ աշխատակիցները և մեր մեթոդի 1000-ից ավելի օգտվողները աշխարհի տարբեր ծայրերում։ Թույլ տվեք անկեղծորեն շնորհակալություն հայտնել բոլոր այս մարդկանց և այս դասախոսության կազմակերպիչներին, իսկ ձեզ՝ ձեր ուշադրության համար:

Դասախոսության քննարկում

Բորիս Դոլգին.Շատ շնորհակալություն! Շատ շնորհակալ եմ Արտեմ, շատ շնորհակալ եմ կազմակերպիչներին, ովքեր մեզ հարթակ են տրամադրել հանրային դասախոսությունների այս տարբերակի համար, շատ շնորհակալ եմ RVC-ին, որը մեզ աջակցել է այս նախաձեռնության մեջ, վստահ եմ, որ Արտյոմի հետազոտությունները կշարունակվեն, որոնք նշանակում է, որ նոր նյութ կունենանք նրա դասախոսության համար, այստեղ , քանի որ պետք է ասել, որ այսօրվա ասվածների մի մասը նախորդ դասախոսությունների ժամանակ իրականում գոյություն չի ունեցել, ուստի իմաստ ունի։

Հարց հատակից.Ասա ինձ, խնդրում եմ, ինչպե՞ս ապահովել սենյակային ջերմաստիճանը այդքան բարձր ճնշման դեպքում: Պլաստիկ դեֆորմացիայի ցանկացած համակարգ ուղեկցվում է ջերմության արտանետմամբ: Ցավոք, դու այդպես չասացիր։

Արտեմ Օգանով.Փաստն այն է, որ ամեն ինչ կախված է նրանից, թե որքան արագ եք սեղմում: Եթե ​​սեղմումն իրականացվում է շատ արագ, օրինակ՝ հարվածային ալիքներում, ապա այն անպայման ուղեկցվում է տաքացմամբ, սուր սեղմումը անպայման հանգեցնում է ջերմաստիճանի բարձրացման։ Եթե ​​սեղմումն անում եք դանդաղ, ապա նմուշը բավականաչափ ժամանակ ունի իր միջավայրի հետ ջերմությունը փոխանակելու և իր միջավայրի հետ ջերմային հավասարակշռության մեջ մտնելու համար:

Հարց հատակից.Եվ ձեր կարգավորումը թույլ է տալիս դա անել:

Արտեմ Օգանով.Փորձը իմ կողմից չի իրականացվել, ես կատարել եմ միայն հաշվարկներ և տեսություն։ Ներքին գրաքննության պատճառով ինձ թույլ չեմ տալիս փորձեր անել։ Իսկ փորձն իրականացվել է ադամանդե կոճերով խցիկներում, որտեղ նմուշը սեղմվում է երկու փոքր ադամանդի արանքում։ Նման փորձերում նմուշն այնքան ժամանակ ունի ջերմային հավասարակշռության հասնելու համար, որ այստեղ հարց չի առաջանում.

1. 1. Նոր նյութերի համակարգչային ձևավորում՝ երազ, թե իրականություն: Արտեմ Օգանով (ARO) (1) Երկրաբանության բաժին (2) Ֆիզիկայի և աստղագիտության բաժին (3) Նյու Յորքի հաշվողական գիտությունների կենտրոնի պետական ​​համալսարան, Սթոունի Բրուք, NY 11794-2100 (4) Մոսկվայի պետական ​​համալսարան, Մոսկվա, 119992, Ռուսաստան:
2. 2. Նյութի կառուցվածքը՝ ատոմներ, մոլեկուլներ Հին մարդիկ կռահում էին, որ նյութը բաղկացած է մասնիկներից. «երբ Նա (Աստված) չստեղծեց երկիրը, ոչ դաշտերը, ոչ էլ տիեզերքի սկզբնական փոշու մասնիկները» (Առակաց 8:26): ) (նաև - Epicurus, Lucretius Car , հին հնդկացիներ, ...) 1611 թվականին Ի.Կեպլերը առաջարկեց, որ սառույցի կառուցվածքը, ձյան փաթիլների ձևը որոշվում է դրանց ատոմային կառուցվածքով։
3. 3. Նյութի կառուցվածքը՝ ատոմներ, մոլեկուլներ, բյուրեղներ 1669 - բյուրեղագրության ծնունդ. Նիկոլայ Ստենոնը քո ներսում ձևակերպում է բյուրեղագիտության առաջին քանակական օրենքը։ Այն տալիս է մտքին որոշակի սահմանափակ բավարարվածություն, և դրա մանրամասներն այնքան բազմազան են, որ այն կարելի է անվանել անսպառ. Ահա թե ինչու այն այդքան համառորեն և այդքան երկար ժամանակ հարձակվում է նույնիսկ լավագույն մարդկանց վրա» (J.W. Goethe, սիրողական բյուրեղագետ, 1749-1832) Լյուդվիգ Բոլցմանը (1844-1906) ավստրիացի մեծ ֆիզիկոս է, ով իր բոլոր տեսությունները կառուցել է ատոմների մասին գաղափարների վրա: . Ատոմիզմի քննադատությունը հանգեցրեց նրան ինքնասպանության 1906 թվականին։ 1912 թվականին նյութի ատոմային կառուցվածքի վարկածն ապացուցվեց Մաքս ֆոն Լաուի փորձերով։
4. 4. Կառուցվածքը հիմք է նյութերի հատկությունները և վարքագիծը հասկանալու համար (http://nobelprize.org-ից) Ցինկի խառնուրդ ZnS: Առաջին կառույցներից մեկը, որը լուծվել է Բրեգսի կողմից 1913 թվականին: Անակնկալ. կառուցվածքում ZnS մոլեկուլներ չկան:
5. 5. Ռենտգենյան դիֆրակցիա - բյուրեղային կառուցվածքի փորձարարական որոշման հիմնական մեթոդը Կառուցվածք Դիֆրակցիոն օրինաչափություն
6. 6. Կառուցվածքի և դիֆրակցիոն օրինաչափության հարաբերակցությունը Ո՞րն է լինելու այս «կառույցների» դիֆրակցիոն օրինաչափությունը:
7. 7. Փորձի հաղթանակները. անհավատալիորեն բարդ բյուրեղային կառուցվածքների որոշում Անհամաչափ փուլեր տարրերի քվազիբյուրեղներ Սպիտակուցներ (Rb-IV, U.Schwarz'99) Նյութի նոր վիճակ, որը հայտնաբերվել է 1982 թվականին: Բնության մեջ հայտնաբերվել է միայն 2009 թվականին: Նոբելյան մրցանակ 2011!
8. 8. Նյութի վիճակներ Բյուրեղային քվազիբյուրեղային ամորֆ հեղուկ գազային («Փափուկ նյութ» – պոլիմերներ, հեղուկ բյուրեղներ)
9. 9. Ատոմային կառուցվածքը նյութի ամենակարեւոր հատկանիշն է։ Իմանալով այն՝ կարելի է կանխատեսել նյութի հատկությունները և նրա էլեկտրոնային կառուցվածքը Տեսություն Exp. C11 493 482 C22 546 537 C33 470 485 C12 142 144 C13 146 147 C23 160 146 C44 212 204 C55 186 186 C12 142 144 C13 146 147 C23 160 146 C44 212 204 C55 186 186 C12 149S-ի առաձգական կայունություններ
10. 10. Մի քանի պատմություն 4. Երկրի ինտերիերի նյութեր 3. Նյութեր համակարգչից 2. Հնարավո՞ր է գուշակել բյուրեղային1. Կառուցվածքի, կառուցվածքի և հատկությունների կապի մասին
11. 11. Ինչու՞ է սառույցը ավելի թեթև, քան ջուրը Սառույցի կառուցվածքը պարունակում է մեծ դատարկ ալիքներ, որոնք չեն հայտնաբերվել հեղուկ ջրում։ Այս դատարկ ալիքների առկայության պատճառով սառույցը ավելի թեթև է, քան սառույցը:
12. 12. Գազի հիդրատներ (կլատրատներ) - սառույց լցված հյուր մոլեկուլներով (մեթան, ածխածնի երկօքսիդ, քլոր, քսենոն և այլն) Կլատրատների մասին հրապարակումների թիվը Մեթանի հիդրատի հսկայական հանքավայրեր - հույս և էներգիայի փրկություն: Ցածր ճնշման տակ մեթանը և ածխաթթու գազը ձևավորում են կլատրատներ. 1 լիտր կլատրատը պարունակում է 168 լիտր գազ: Մեթանի հիդրատը կարծես սառույց է, բայց այրվում է ջուրն ազատելու համար: Արդյո՞ք CO2 հիդրատը ածխածնի երկօքսիդի պահեստավորման ձև է: Քսենոնային անզգայացման մեխանիզմը Xe-հիդրատի ձևավորումն է, որն արգելափակում է նեյրոնային ազդանշանների փոխանցումը դեպի ուղեղ (Pauling, 1951):
13. 13. Միկրոծակոտկեն նյութեր քիմիական արդյունաբերության և շրջակա միջավայրի մաքրման համար Զեոլիտները միկրոծակոտկեն ալյումինոսիլիկատներ են:Օկտանի և իզոօկտանի տարանջատումը ցեոլիտով օգտագործվում է քիմիական արդյունաբերության մեջ: Արդյունաբերություն Ծանր մետաղներով թունավորման պատմական օրինակներ. Ցին Շի Հուանգդի Իվան IV Սարսափելի «Ներոնի հիվանդություն (37-68) Կապար (259 - 210 մ.թ.ա.) (1530-1584) խելագար թունավորում. գլխարկագործ» ագրեսիա, դեմենցիա
14. 14. Նոր և հին գերհաղորդիչներ Երևույթը հայտնաբերվել է 1911 թվականին Կամերլինգ-Օննեսի գերհաղորդականության տեսության կողմից - 1957թ. Ամենահզոր մագնիսները (ՄՌՏ, զանգվածային սպեկտրոմետրեր, մասնիկների արագացուցիչներ) Մագնիսական լևիտացիոն գնացքներ (430 կմ/ժ)
15. 15. Անակնկալ՝ ածխածնի գերհաղորդիչ կեղտոտ ձևեր 1,14 1 Tc  exp[ ] kB g (E F)V Դոպավորված գրաֆիտ՝ KC8 (Tc=0,125 K), CaC6 (Tc=11 K): B-doped ադամանդ՝ Tc=4 K. Դոպինգավորված ֆուլերեններ՝ RbCs2C60 (Tc=33 K) Մոլեկուլի մոլեկուլ C60 ֆուլերիտ ֆուլերենի բյուրեղների կառուցվածքը և տեսքը Օրգանական բյուրեղներում գերհաղորդականությունը հայտնի է 1979 թվականից (Bechgaard, 1979):
16. 16. Ինչպես կարող են նյութերը փրկել կամ ոչնչացնել Ցածր ջերմաստիճանի դեպքում անագը ենթարկվում է փուլային անցման՝ «անագ ժանտախտի»: 1812 - ըստ լեգենդի, Նապոլեոնի արշավախումբը Ռուսաստան մահացավ նրա համազգեստի թիթեղյա կոճակների պատճառով: 1912 - Կապիտան Ռ.Ֆ.-ի արշավախմբի մահը: Սքոթը դեպի Հարավային բևեռ, որը վերագրվում էր «անագ ժանտախտին»։ Առաջին կարգի անցում 13 0C-ում Սպիտակ թիթեղ՝ 7,37 գ/սմ3 Մոխրագույն թիթեղ՝ 5,77 գ/սմ3
17. 17. Ձևավորել հիշողության համաձուլվածքները 1 2 3 4 1- նախքան դեֆորմացումը 3- տաքացումից հետո (20°C) (50°C) 2- դեֆորմացիայից հետո 4- սառչումից հետո (20°C) (20°C) Օրինակ՝ NiTi ( նիտինոլ Կիրառություններ
18. 18. Օպտիկական հատկությունների հրաշքներ Պլեոխրոիզմ (կորդերիիտ) - Ամերիկայի և ԱՄՆ ռազմաօդային ուժերի նավարկության հայտնաբերում Լույսի երկակի բեկում (կալցիտ) Ալեքսանդրիտի էֆեկտ (քրիզոբերիլ) Լիկուրգի գավաթ (նանոմասնիկներով ապակի)
19. 19. Գույնի բնույթի մասին Ալիքի երկարություն, Å Գույն Լրացուցիչ գույն 4100 Մանուշակ Կիտրոն Դեղին 4300 Ինդիգո Դեղին 4800 Կապույտ Նարնջագույն 5000 Կապույտ Կանաչ Կարմիր 5300 Կանաչ Մագենտա 5600 Կիտրոն Դեղին Մանուշակ 5800 Դեղին Ինդիգո Կապույտ 08 Կապույտ Կանաչ 610
20. 20. Գույնը կախված է ուղղությունից (pleochroism): Օրինակ՝ կորդիերիիտ (Mg,Fe)2Al4Si5O18:
21. 21. 2. Բյուրեղային կառուցվածքների կանխատեսում Oganov A.R., Lyakhov A.O., Valle M. (2011): Ինչպես է աշխատում էվոլյուցիոն բյուրեղային կառուցվածքի կանխատեսումը և ինչու: ակ. Քիմ. Ռես. 44, 227-237։
22. 22. J. Maddox (Nature, 1988) Խնդիրն է գտնել Natoms Variants ժամանակի էներգիայի ԳԼՈԲԱԼ նվազագույնը: 1 1 1 վրկ Անհնար է թվարկել բոլոր կառույցները՝ 10 1011 103 թ. 20 1025 1017 թթ. 30 1039 1031 տ. USPEX մեթոդի ակնարկ (ARO & Glass, J.Chem.Phys. 2006)
23. 23. Ինչպե՞ս օգտագործել կենգուրու էվոլյուցիան Էվերեստը գտնելու համար: (Նկարը` Ռ. Քլեգի) Մենք վայրէջք ենք կատարում կենգուրուների զորքերին և թողնում ենք, որ նրանք բազմանան (ցուցադրված չէ գրաքննության պատճառով).....
24. 24. Ինչպե՞ս օգտագործել կենգուրու էվոլյուցիան Էվերեստը գտնելու համար: (նկարը՝ Ռ. Քլեգի) Աաաարղ! Ախ .... և ժամանակ առ ժամանակ գալիս են որսորդները և կենգուրուներին հեռացնում են ավելի ցածր բարձրությունների վրա
25. 25.
26. 26. Էվոլյուցիոն հաշվարկները «ինքնասովորում են» և որոնումը կենտրոնացնում տիեզերքի ամենահետաքրքիր շրջանների վրա.
27. 27. Էվոլյուցիոն հաշվարկները «ինքնասովորում են» և որոնումը կենտրոնացնում են տիեզերքի ամենահետաքրքիր շրջանների վրա.
28. 28. Էվոլյուցիոն հաշվարկները «ինքնասովորում են» և որոնումը կենտրոնացնում տիեզերքի ամենահետաքրքիր շրջանների վրա.
29. 29. Էվոլյուցիոն հաշվարկները «ինքնասովորում են» և որոնումը կենտրոնացնում են տիեզերքի ամենահետաքրքիր շրջանների վրա.
30. 30. Այլընտրանքային մեթոդներ. Պատահական որոնում (Freeman & Catlow, 1992; van Eijck & Kroon, 2000; Pickard & Needs, 2006 թ.) «Ուսուցում» չկա, գործում է միայն պարզ համակարգերի համար (մինչև 10-12 ատոմ): Արհեստական ​​կռում (Pannetier): 1990; Schön & Jansen 1996) «Չսովորելու» մետադինամիկան (Martonak, Laio, Parrinello 2003 թ.) Տաբու որոնումը կրճատված տարածության մեջ Minima hopping (Gödecker 2004) Օգտագործում է հաշվարկների պատմությունը և «ինքնաուսուցումը»: Բուշ (1995), Վուդլի (1999) գենետիկական և էվոլյուցիոն ալգորիթմները բյուրեղների համար անարդյունավետ մեթոդ են։ Deaven & Ho (1995) արդյունավետ մեթոդ է նանոմասնիկների համար:
31. 31. USPEX (Universal Structure Predictor. Evolutionary Xtallography) (Պատահական) սկզբնական բնակչություն Նոր սերնդի կառուցվածքները արտադրվում են միայն լավագույն ընթացիկ կառուցվածքներից (1) ժառանգականություն (3) կոորդինատ (2) ցանցային մուտացիայի մուտացիա (4) փոխակերպում
32. 32. Լրացուցիչ հնարքներ՝ կառուցվածքի «Մատնահետք» կարգի պարամետր. Կարգի ծնունդ քաոսից էվոլյուցիոն գործընթացում [«GOD = Generator Of Diversity» © Ս. Ավետիսյան] Տեղական կարգը - ցույց է տալիս թերի տարածքները.
33. 33. Փորձարկում. «Ո՞վ կարող է կռահել, որ գրաֆիտը սովորական ճնշման դեպքում ածխածնի կայուն ալոտրոպն է» (Maddox, 1988) Ռ. Հոֆմանի կողմից առաջարկված եռաչափ sp2 կառուցվածքը (1983) որպես կայուն փուլ 1 ատմ էներգիայի հիբրիդացման ժամանակ, ցույց է տալիս sp2-ը: հիբրիդացում ածխածնային քիմիա sp hybridization (carbine)
34. Փորձարկում. Բարձր ճնշման փուլերը նույնպես ճիշտ են վերարտադրվում 100 ԳՊա. ադամանդի կայուն 2000 ԳՊա. bc8 փուլ կայուն + հայտնաբերված մետակայուն փուլ, որը բացատրում է սիլիցիումի «գերկարծր գրաֆիտի» մետաստաբիլ bc8 փուլը (Kasper, 1964) (Li, ARO, Ma, et al. ., PRL 2009)
35. 35. USPEX-ով կատարված բացահայտումներ.
36. 36. 3. Նյութեր համակարգչից
37. 37. Նոր նյութերի հայտնաբերում. Դեռևս փորձարարական փորձարկում և սխալ «Ես չեմ ձախողվել (տասը հազար), այլ հայտնաբերել եմ միայն 10,000 ուղիներ, որոնք չեն աշխատել» (T.A. Edison)
38. 38. Որոնել ամենախիտ նյութը. հնարավո՞ր են ածխածնի փոփոխությունները ադամանդից ավելի խիտ: Այո Ադամանդի կառուցվածքն ունի ամենափոքր ատոմային ծավալը և ամենամեծ անսեղմելիությունը բոլոր նոր կառուցվածքի, տարրերի (և միացությունների) համեմատ: ավելի խիտ, քան ադամանդը: (Zhu, ARO, et al., 2011)
39. 39. Ածխածնի և սիլիցիումի ձևերի անալոգիան (SiO2) հնարավորություն է տալիս հասկանալ ածխածնի նոր ձևերի խտությունը Նոր կառուցվածքներ՝ 1,1-3,2% ավելի խտությամբ, քան ադամանդը, շատ բարձր (մինչև 2,8!) բեկման ինդեքսը և լույսի ցրումը։ ադամանդի hP3 կառուցվածք tP12 կառուցվածք tI12 կառուցվածք SiO2 քրիստոբալիտ SiO2 քվարց SiO2 կիտիտ բարձր ճնշման SiS2 փուլ
40. 40.
41. 41. Ամենադժվար օքսիդը TiO2-ն է։ (Dubrovinsky et al., Nature 410, 653-654 (2001)) Nishio-Hamane (2010) and Al-Khatatbeh (2009). սեղմման մոդուլը ~ 300 GPa 431 GPa-ի փոխարեն: Lyakhov & ARO (2011). Ճնշման փորձերը շատ դժվար են: Կոշտությունը 16 ԳՊա-ից ոչ բարձր: TiO2-ն ավելի փափուկ է, քան ստիշովիտի SiO2-ը (33 ԳՊա), B6O-ն (45 ԳՊա), կորունդի Al2O3-ը (21 ԳՊա):
42. 42. Հնարավո՞ր են ածխածնի ձևեր ավելի կոշտ, քան ադամանդը: Ոչ . Նյութական մոդել Լի Լյախով Exp. Կարծրություն, Էնթալպիա և այլն: & Ar կառուցվածքը GPa EV/Atom (2009) (2011) 89.7 0.000 ադամանդ 91.2 89.7 90 Lonsdelit 89.1 0.026 գրաֆիտ 57.4 0.14 0.14 C2/M 84.3 23000 0.1 . 23.4.4 23.4 23.4 23.4 23.4 23.4 23.4 23.4 23.4 23.4 23.4 .4.5 0.282sio2 82.322 P6522 82.2.0 0.222 FMMM 82.2.0 0.222 FMMM 82.2.0 0.111
43. 43. Գրաֆիտի սառը սեղմումը տալիս է M-ածխածին, ոչ թե ադամանդ: M-carbon-ն առաջարկվել է 2006թ.-ին 2010-2012թթ. Առաջարկվել են տասնյակ այլընտրանքային կառուցվածքներ (W-, R-, S-, Q-, X-, Y-, Z-ածխածին և այլն): M-ածխածինը հաստատվում է վերջին փորձերով M-ածխածինը ամենահեշտ ձևավորվում է. գրաֆիտ գրաֆիտ bct4-ածխածնային գրաֆիտ M - ածխածնային գրաֆիտ ադամանդ
44. 44. M-ածխածին - ածխածնային ադամանդգրաֆիտի նոր ձև Լոնսդեյլիտ Ածխածնի M-carbonfullerenes կարաբինների տեսական փուլային դիագրամ
45. 45. Բնության մեջ ճնշման տակ գտնվող նյութ Պ.Վ. Bridgman 1946 Նոբելյան մրցանակակիր (Ֆիզիկա) 200x սանդղակ՝ 100 GPa = 1 Mbar =
46. Նեպտունն ունի ջերմության ներքին աղբյուր, բայց որտեղի՞ց է գալիս CH4-ը: Ուրան և Նեպտուն՝ H2O:CH4:NH3 = 59:33:8: Նեպտունն ունի էներգիայի ներքին աղբյուր (Hubbard'99): Ross'81 (և Benedetti'99): CH4=C(ադամանդ) + 2H2: Արդյո՞ք Նեպտունի վրա ջերմության հիմնական աղբյուրն է ընկնում ադամանդը: Տեսությունը (Ancilotto'97; Gao'2010) հաստատում է դա: մեթան ածխաջրածիններ ադամանդ
47. 47. Բորը գտնվում է մետաղների և ոչ մետաղների միջև և նրա յուրահատուկ կառուցվածքները զգայուն են B կեղտերի, ջերմաստիճանի և ճնշման նկատմամբ ալֆա-B բետա-B T-192:
48. 48. Բորի հայտնաբերման և հետազոտության պատմությունը լի է հակասություններով և դետեկտիվ շրջադարձերով B 1808. J.L. Gay-Lussac-ը և H. Davy-ն հայտարարեցին նոր տարրի՝ բորի հայտնաբերման մասին: Gay-Lussac H. Davy 1895. H. Moissan-ն ապացուցեց, որ իրենց հայտնաբերած նյութերը պարունակում են ոչ ավելի, քան 50-60% բոր: Moissan նյութը, սակայն, նույնպես պարզվեց, որ 90% -ից պակաս բորի պարունակությամբ միացություն է: H. Moissan 1858. F. Wöhler-ը նկարագրել է բորի 3 փոփոխություն՝ «ադամանդ-», «գրաֆիտ» և «ածխի նման»: Պարզվեց, որ երեքն էլ միացություններ են (օրինակ՝ AlB12 և B48C2Al)։ 2007. Հրապարակվել են ~16 բյուրեղային փոփոխություններ (մեծ մասը միացություններ են): Հայտնի չէ, թե որ ձևն է ամենակայունը։ Ֆ.Վոլեր
49. 49. Ճնշման տակ բորը կազմում է մասամբ իոնային կառուցվածք։ Բ 2004. Չենը և Սոլոժենկոն սինթեզեցին բորի նոր մոդիֆիկացիան, բայց չկարողացան լուծել դրա կառուցվածքը: 2006. Օգանով. որոշեց կառուցվածքը, ապացուցեց դրա կայունությունը: 2008. Սոլոժենկո, Կուրակևիչ, Օգանով - այս փուլը հայտնի ամենադժվար նյութերից է (կարծրությունը 50 ԳՊա): Ռենտգենյան դիֆրակցիա. Վերև - տեսություն, Ներքև - փորձ Գամմա-բորի կառուցվածքը. (B2)δ+(B12)δ-, δ=+0.5 (ARO et al., Nature 2009): Առավելագույնի (ձախ) և նվազագույնի (աջ) բաշխումը: կայուն էլեկտրոններ.
50. 50. Բորի առաջին փուլային դիագրամը՝ 200 տարվա հետազոտությունից հետո: Բորի փուլային դիագրամ (ARO et al., Nature 2009)
51. 51. Նատրիումը մետաղ է, որը հիանալի նկարագրված է ազատ էլեկտրոնի մոդելով
52. 52. Ճնշման տակ նատրիումը փոխում է իր էությունը՝ «ալքիմիական փոխակերպում» Na 1807. Նատրիումը հայտնաբերեց Համֆրի Դեյվին։ 2002. Հանֆլանդ, Սյասեն և այլն: - ծայրահեղ բարդ քիմիայի առաջին ցուցանիշը Հ. Դեյվի նատրիումի ճնշումը ավելի քան 1 ՄԲար: Գրիգորյանցը (2008) ավելի մանրամասն տվյալների համար. Ճնշման տակ նատրիումը մասամբ դառնում է դ-մետաղ:
53. 53. Մենք նոր կառույց ենք կանխատեսել, որը թափանցիկ ոչ մետաղ է։ Նատրիումը դառնում է թափանցիկ ~2 ՄԲար ճնշման դեպքում (Ma, Eremets, ARO et al., Nature 2009): Էլեկտրոնները տեղայնացված են կառուցվածքի «դատարկ տարածքում», ինչը սեղմված նատրիումը դարձնում է ոչ մետաղ:
54. Օգտակար հանածոների ուսումնասիրությունը ոչ միայն գեղագիտական ​​հաճույք է, այլ նաև գործնական և սկզբունքորեն կարևոր գիտական ​​ուղղություն. 41,5 C!
55. 64. Իսկ ինչպիսի՞ն է Երկրի ներքին միջուկի կազմը: Միջուկը մի փոքր ավելի քիչ խիտ է, քան մաքուր երկաթը։ Fe-ի միջուկում թեթեւ տարրերով համաձուլվածքում, ինչպիսիք են S, Si, O, C, H. Նոր միացություններ (FeH4!) կանխատեսվում են Fe-C և Fe-H համակարգերում: Ածխածինը կարող է պարունակվել միջուկում մեծ քանակությամբ [Bazhanova, Oganov, Dzhanola, UFN 2012]: Ներքին միջուկում ածխածնի տոկոսը, որն անհրաժեշտ է դրա խտությունը բացատրելու համար
56. 65. D» շերտի բնույթը (2700-2890 կմ) երկար ժամանակ առեղծված մնաց D» – թիկնոցի տաք հոսքերի արմատը ակնկալվում է, որ MgSiO3 կկազմի ~75 վոլ.% D շերտի տարօրինակություններ՝ սեյսմիկ դադար, անիզոտրոպիա: Հիշեք կորդիերիտի գույնի անիզոտրոպիան:
57. 66. Պատասխանը կայանում է նրանում, որ գոյություն ունի նոր հանքանյութ՝ MgSiO3 հետպերովսկիտ D» շերտում (2700-2890 կմ) Պերովսկիտը, երբ Երկիրը սառչում է, D» բացակայում է Մերկուրիից և Մարսից Հաստատում – Tschauner (2008) հանքանյութերի նոր ընտանիքը:
58. 67. Նյութի կառուցվածքը աշխարհը հասկանալու բանալին է 4. Մոլորակի ինտերիերի ըմբռնումը խորանում է 3. Համակարգիչը սովորում է գուշակել նոր նյութեր 2. Արդեն հնարավոր է գուշակել բյուրեղային կառուցվածքները1. Կառուցվածքը սահմանում է հատկությունները
59. 68. Շնորհակալագրեր՝ Իմ ուսանողները, ասպիրանտները և հետդոկտորները՝ Ա. Lyakhov Y. Ma S.E. Բուլֆելֆել Ք.Վ. Glass Q. Zhu Y. Xie Գործընկերներ այլ լաբորատորիաներից՝ F. Zhang (Պերտ, Ավստրալիա) C. Gatti (ԱՄՆ Միլանո, Իտալիա) G. Gao (Ջիլինի համալսարան, Չինաստան) A. Bergara (ԱՄՆ Բասկերի երկիր, Իսպանիա) I. Errea (ԱՄՆ Բասկերի երկիր, Իսպանիա) M. Martinez-Canales (UCL, U.K.) C. Hu (Guilin, Չինաստան) M. Salvado & P.Pertierra (Օվիեդո, Իսպանիա) V.L. Սոլոժենկո (Փարիզ) Դ.Յու. Պուշչարովսկին, Վ.Վ. Բրաժկին (Մոսկվա) USPEX ծրագրի օգտատերեր (>1000 մարդ) - http://han.ess.sunysb.edu/~USPEX

Ամենակայուն կառուցվածքի որոնման էությունը կրճատվում է նյութի այնպիսի վիճակի հաշվարկով, որն ունի ամենացածր էներգիան։ Էներգիան այս դեպքում կախված է ուսումնասիրվող բյուրեղը կազմող ատոմների միջուկների և էլեկտրոնների էլեկտրամագնիսական փոխազդեցությունից։ Այն կարելի է գնահատել՝ օգտագործելով քվանտային մեխանիկական հաշվարկներ՝ հիմնված պարզեցված Շրյոդինգերի հավասարման վրա։ Այսպիսով, USPEX ալգորիթմը օգտագործում է խտության ֆունկցիոնալ տեսությունորը մշակվել է անցյալ դարի երկրորդ կեսին։ Դրա հիմնական նպատակն է պարզեցնել մոլեկուլների և բյուրեղների էլեկտրոնային կառուցվածքի հաշվարկները: Տեսությունը հնարավորություն է տալիս բազմաթիվ էլեկտրոնների ալիքային ֆունկցիան փոխարինել էլեկտրոնի խտությամբ՝ միաժամանակ մնալով պաշտոնապես ճշգրիտ (բայց իրականում մոտարկումներն անխուսափելի են դառնում): Գործնականում դա հանգեցնում է հաշվարկների բարդության նվազմանը և, որպես հետևանք, դրանց վրա ծախսվող ժամանակի: Այսպիսով, քվանտային մեխանիկական հաշվարկները համակցված են USPEX-ի էվոլյուցիոն ալգորիթմի հետ (նկ. 2): Ինչպե՞ս է աշխատում էվոլյուցիոն ալգորիթմը:

Դուք կարող եք որոնել ամենացածր էներգիա ունեցող կառույցները թվարկմամբ. պատահականորեն դասավորել ատոմները միմյանց նկատմամբ և վերլուծել յուրաքանչյուր այդպիսի վիճակ: Բայց քանի որ տարբերակների թիվը հսկայական է (նույնիսկ եթե կան ընդամենը 10 ատոմ, ապա դրանց դասավորության հնարավորությունը կլինի մոտ 100 միլիարդ միմյանց համեմատ), հաշվարկը շատ երկար կպահանջի։ Ուստի գիտնականներին հաջողվեց հասնել հաջողության միայն ավելի խորամանկ մեթոդ մշակելուց հետո։ USPEX ալգորիթմը հիմնված է էվոլյուցիոն մոտեցման վրա (նկ. 2): Նախ, պատահականորեն ստեղծվում են փոքր թվով կառույցներ և հաշվարկվում դրանց էներգիան: Ամենաբարձր էներգիայով, այսինքն՝ ամենաքիչ կայուն տարբերակները, համակարգը հեռացնում է, իսկ ամենակայունից առաջացնում է նմանատիպերը և արդեն հաշվարկում է դրանք։ Միևնույն ժամանակ, համակարգիչը շարունակում է պատահականորեն նոր կառուցվածքներ ստեղծել՝ բնակչության բազմազանությունը պահպանելու համար, ինչը էական պայման է հաջող էվոլյուցիայի համար:

Այսպիսով, կենսաբանությունից վերցված տրամաբանությունը օգնեց լուծել բյուրեղային կառուցվածքների կանխատեսման խնդիրը։ Դժվար է ասել, որ այս համակարգում գեն կա, քանի որ նոր կառուցվածքները կարող են տարբերվել իրենց նախորդներից շատ տարբեր ձևերով։ Ընտրության պայմաններին առավել հարմարեցված «անհատները» սերունդ են թողնում, այսինքն՝ ալգորիթմը, սովորելով իր սխալներից, առավելագույնի է հասցնում հաջողության շանսերը հաջորդ փորձի ժամանակ։ Համակարգը բավականին արագ գտնում է ամենացածր էներգիայով տարբերակը և արդյունավետորեն հաշվարկում է իրավիճակը, երբ կառուցվածքային միավորը (բջիջը) պարունակում է տասնյակ և նույնիսկ առաջին հարյուրավոր ատոմներ, մինչդեռ նախորդ ալգորիթմները չէին կարողանում հաղթահարել նույնիսկ տասը:

MIPT-ում USPEX-ի առջև ծառացած նոր մարտահրավերներից մեկը սպիտակուցների երրորդական կառուցվածքի կանխատեսումն է նրանց ամինաթթուների հաջորդականությունից: Ժամանակակից մոլեկուլային կենսաբանության այս խնդիրն առանցքայիններից մեկն է։ Ընդհանուր առմամբ, գիտնականների առջեւ դրված խնդիրը շատ դժվար է, նաեւ այն պատճառով, որ դժվար է հաշվարկել էներգիան այնպիսի բարդ մոլեկուլի համար, ինչպիսին սպիտակուցն է: Արտեմ Օգանովի խոսքով՝ իր ալգորիթմն արդեն ի վիճակի է կանխատեսել մոտ 40 ամինաթթու երկարությամբ պեպտիդների կառուցվածքը։

Видео 2. Պոլիմերներ և կենսապոլիմերներ.Ի՞նչ նյութեր են պոլիմերները: Ո՞րն է պոլիմերի կառուցվածքը: Որքա՞ն է տարածված պոլիմերային նյութերի օգտագործումը: Այս մասին խոսում է պրոֆեսոր, բյուրեղագիտության գիտությունների թեկնածու Արտեմ Օգանովը։

USPEX բացատրություն

Իր գիտահանրամատչելի հոդվածներից մեկում Արտեմ Օգանովը (նկ. 3) USPEX-ը նկարագրում է այսպես.

«Ահա պատկերավոր օրինակ՝ ընդհանուր գաղափարը ցույց տալու համար. Պատկերացրեք, որ ձեզ անհրաժեշտ է գտնել ամենաբարձր լեռը անհայտ մոլորակի մակերևույթի վրա, որտեղ տիրում է կատարյալ խավարը։ Ռեսուրսները խնայելու համար կարևոր է հասկանալ, որ մեզ պետք է ոչ թե ամբողջական ռելիեֆային քարտեզ, այլ միայն դրա ամենաբարձր կետը:

Նկար 3. Արտեմ Ռոմաևիչ Օգանով

Դուք վայրէջք եք կատարում մոլորակի վրա բիորոբոտների փոքր քանակությամբ՝ նրանց մեկ առ մեկ ուղարկելով պատահական վայրեր: Հրահանգը, որին պետք է հետևի յուրաքանչյուր ռոբոտ, այն է, որ մակերևույթի երկայնքով քայլի ձգողականության ուժերի դեմ և ի վերջո հասնի մոտակա բլրի գագաթին, որի կոորդինատները պետք է զեկուցեն ուղեծրային բազային: Մենք միջոցներ չունենք հետազոտական ​​մեծ կոնտինգենտի համար, և հավանականությունը, որ ռոբոտներից մեկն անմիջապես կբարձրանա ամենաբարձր լեռը, չափազանց փոքր է։ Սա նշանակում է, որ անհրաժեշտ է կիրառել ռուսական ռազմագիտության հայտնի սկզբունքը՝ «պայքարել ոչ թե թվերով, այլ հմտությամբ», որն այստեղ իրականացվում է էվոլյուցիոն մոտեցման տեսքով։ Գտնելով մոտակա հարևանին՝ ռոբոտները հանդիպում և վերարտադրում են իրենց տեսակը՝ դրանք դնելով «իրենց» գագաթների միջև գծի երկայնքով: Բիորոբոտների սերունդները շարունակում են կատարել նույն հրահանգները. նրանք շարժվում են ռելիեֆի բարձրության ուղղությամբ՝ ուսումնասիրելով իրենց «ծնողների» երկու գագաթների միջև ընկած հատվածը։ Այն «անհատները», որոնք միջին մակարդակից ցածր գագաթներ են հանդիպել, դուրս են բերվում (այսպես է կատարվում ընտրությունը) և նորից պատահականորեն վայրէջք են կատարում (այսպես է մոդելավորվում բնակչության «գենետիկական բազմազանության» պահպանումը)»:

Ինչպե՞ս գնահատել այն սխալը, որով աշխատում է USPEX-ը: Կարող եք նախօրոք հայտնի ճիշտ պատասխանով խնդիր վերցնել և ինքնուրույն լուծել 100 անգամ՝ օգտագործելով ալգորիթմ։ Եթե ​​ճիշտ պատասխանը ստացվի 99 դեպքում, ապա հաշվարկի սխալի հավանականությունը կկազմի 1%: Սովորաբար ճիշտ կանխատեսումներ են ստացվում 98–99% հավանականությամբ, երբ միավոր բջջի ատոմների թիվը 40 հատ է։

USPEX-ի էվոլյուցիոն ալգորիթմը հանգեցրել է բազմաթիվ հետաքրքիր բացահայտումների և նույնիսկ բժշկական արտադրանքի նոր դեղաչափի ձևի մշակմանը, որը կքննարկվի ստորև: Հետաքրքիր է, ի՞նչ կլինի, երբ նոր սերնդի սուպերհամակարգիչները հայտնվեն։ Արդյո՞ք բյուրեղային կառուցվածքների կանխատեսման ալգորիթմը արմատապես կփոխվի: Օրինակ՝ որոշ գիտնականներ զբաղվում են քվանտային համակարգիչների մշակմամբ։ Ապագայում դրանք շատ ավելի արդյունավետ կլինեն, քան ամենաառաջադեմ ժամանակակիցները։ Արտեմ Օգանովի խոսքով՝ էվոլյուցիոն ալգորիթմները կպահպանեն իրենց առաջատար դիրքերը, բայց կսկսեն ավելի արագ աշխատել։

Լաբորատորիայի աշխատանքի ուղղությունները՝ ջերմաէլեկտրականից մինչև դեղորայք

USPEX-ը ոչ միայն արդյունավետ, այլ նաև բազմաֆունկցիոնալ ալգորիթմ է։ Այս պահին Արտեմ Օգանովի ղեկավարությամբ բազում գիտական ​​աշխատանքներ են տարվում տարբեր ոլորտներում։ Վերջին նախագծերից մի քանիսը նոր ջերմաէլեկտրական նյութերի մոդելավորման և սպիտակուցների կառուցվածքը կանխատեսելու փորձեր են:

«Մենք ունենք մի քանի նախագծեր, որոնցից մեկը ցածրաչափ նյութերի ուսումնասիրությունն է, ինչպիսիք են նանոմասնիկները, նյութական մակերեսները, Մյուսը բարձր ճնշման տակ գտնվող քիմիական նյութերի ուսումնասիրությունն է։ Կա ևս մեկ հետաքրքիր նախագիծ՝ կապված նոր ջերմաէլեկտրական նյութերի կանխատեսման հետ։ Այժմ մենք արդեն գիտենք, որ բյուրեղային կառուցվածքի կանխատեսման մեթոդի հարմարեցումը ջերմաէլեկտրականության խնդիրներին արդյունավետ է աշխատում: Այս պահին մենք արդեն պատրաստ ենք մեծ բեկման, որի արդյունքը պետք է լինի նոր ջերմաէլեկտրական նյութերի հայտնաբերումը։ Արդեն պարզ է, որ այն մեթոդը, որը մենք ստեղծել ենք ջերմաէլեկտրիկների համար, շատ հզոր է, կատարված փորձարկումները հաջող են։ Եվ մենք լիովին պատրաստ ենք իրականում նոր նյութեր փնտրելու: Մենք նաև զբաղվում ենք նոր բարձր ջերմաստիճանի գերհաղորդիչների կանխատեսմամբ և ուսումնասիրությամբ։ Մենք ինքներս մեզ տալիս ենք սպիտակուցների կառուցվածքը կանխատեսելու հարցը: Սա նոր մարտահրավեր է մեզ համար և շատ հետաքրքիր»։

Հետաքրքիր է, որ USPEX-ն արդեն օգուտ է քաղել նույնիսկ բժշկությանը. «Ավելին, մենք նոր դեղամիջոցներ ենք մշակում։ Մասնավորապես, մենք կանխատեսել, ստացել և արտոնագրել ենք նոր դեղամիջոց,- ասում է Ա.Ռ. Օգանովը։ - Դա 4-ամինոպիրիդին հիդրատ է՝ ցրված սկլերոզի դեմ դեղամիջոց».

Խոսքը Վալերի Ռոյզենի (նկ. 4), Անաստասիա Նաումովայի և Համակարգչային նյութերի նախագծման լաբորատորիայի անդամ Արտեմ Օգանովի կողմից վերջերս արտոնագրված դեղամիջոցի մասին է, որը թույլ է տալիս ցրված սկլերոզի սիմպտոմատիկ բուժումը։ Արտոնագիրը բաց է, ինչը կօգնի նվազեցնել դեղամիջոցի գինը։ Ցրված սկլերոզը քրոնիկ աուտոիմուն հիվանդություն է, այսինքն՝ այն պաթոլոգիաներից մեկը, երբ տանտիրոջ սեփական իմունային համակարգը վնասում է հյուրընկալողին։ Սա վնասում է նյարդային մանրաթելերի միելինային թաղանթը, որը սովորաբար կատարում է էլեկտրական մեկուսիչ ֆունկցիա։ Այն շատ կարևոր է նեյրոնների բնականոն գործունեության համար. հոսանքը միելինով պատված նյարդային բջիջների ելքերի միջով անցնում է 5-10 անգամ ավելի արագ, քան չծածկվածների միջոցով: Քանի որ ցրված սկլերոզը հանգեցնում է նյարդային համակարգի խանգարման:

Ցրված սկլերոզի հիմքում ընկած պատճառները մնում են անհասկանալի: Աշխարհի բազմաթիվ լաբորատորիաներ փորձում են հասկանալ դրանք: Ռուսաստանում դա անում է կենսաօրգանական քիմիայի ինստիտուտի կենսակատալիզի լաբորատորիան:

Գծապատկեր 4. Վալերի Ռոյզեն՝ բազմակի սկլերոզի համար դեղամիջոցի արտոնագրի հեղինակներից մեկը,Նյութերի համակարգչային դիզայնի լաբորատորիայի աշխատակից, ով մշակում է դեղամիջոցների նոր դեղաչափեր և ակտիվորեն զբաղվում գիտության հանրահռչակմամբ։

Տեսանյութ 3. Գիտահանրամատչելի դասախոսություն Վալերի Ռոյզենի «Համեղ բյուրեղներ».Դուք կծանոթանաք թմրամիջոցների աշխատանքի սկզբունքներին, մարդու օրգանիզմ թմրամիջոցների առաքման ձևի կարևորությանը և ասպիրինի չար երկվորյակ եղբորը:

Նախկինում կլինիկայում արդեն օգտագործվում էր 4-ամինոպիրիդին, սակայն գիտնականներին հաջողվել է բարելավել այս դեղամիջոցի կլանումը արյան մեջ՝ փոխելով քիմիական բաղադրությունը։ Նրանք ստացան բյուրեղային 4-ամինոպիրիդին հիդրատ (նկ. 5) 1:5 ստոյխիոմետրիայով։ Այս տեսքով արտոնագրվել է հենց դեղը և դրա ստացման եղանակը։ Նյութը բարելավում է նյարդամկանային սինապսներում նեյրոհաղորդիչների արտազատումը, ինչը հեշտացնում է բազմակի սկլերոզով հիվանդների ինքնազգացողությունը: Հարկ է նշել, որ այս մեխանիզմը ներառում է ախտանիշների բուժում, բայց ոչ բուն հիվանդությունը: Կենսահասանելիությունից բացի, նոր մշակման հիմնարար կետը հետևյալն է. քանի որ հնարավոր էր 4-ամինոպիրիդինը «վերջացնել» բյուրեղի մեջ, այն դարձել է ավելի հարմար բժշկության մեջ օգտագործելու համար: Բյուրեղային նյութերը համեմատաբար հեշտ է ձեռք բերել զտված և միատարր ձևով, և դեղամիջոցի ազատությունը պոտենցիալ վնասակար կեղտերից լավ դեղամիջոցի հիմնական չափանիշներից մեկն է:

Նոր քիմիական կառուցվածքների հայտնաբերում

Ինչպես նշվեց վերևում, USPEX-ը թույլ է տալիս գտնել նոր քիմիական կառուցվածքներ: Պարզվում է, որ նույնիսկ «սովորական» ածխածինը ունի իր առեղծվածները։ Ածխածինը շատ հետաքրքիր քիմիական տարր է, քանի որ այն կազմում է կառուցվածքների հսկայական զանգված՝ սկսած գերկարծր դիէլեկտրիկներից մինչև փափուկ կիսահաղորդիչներ և նույնիսկ գերհաղորդիչներ: Առաջինները ներառում են ադամանդ և լոնսդեյլիտ, երկրորդը` գրաֆիտ, իսկ երրորդը` որոշ ֆուլերեններ ցածր ջերմաստիճաններում: Չնայած ածխածնի հայտնի ձևերի բազմազանությանը, գիտնականներին՝ Արտեմ Օգանովի գլխավորությամբ, հաջողվել է բացահայտել հիմնովին նոր կառուցվածք. նախկինում հայտնի չէր, որ ածխածինը կարող է ձևավորել հյուր-հյուրընկալող համալիրներ (նկ. 6): Աշխատանքին մասնակցել են նաև նյութերի համակարգչային նախագծման լաբորատորիայի աշխատակիցները (նկ. 7):

Նկար 7. Օլեգ Ֆեյա, MIPT PhD ուսանող, Նյութերի համակարգչային դիզայնի լաբորատորիայի աշխատակից և ածխածնային նոր կառուցվածքի հայտնաբերման հեղինակներից մեկը: Ազատ ժամանակ Օլեգը զբաղվում է գիտության հանրահռչակմամբ. նրա հոդվածները կարելի է կարդալ Շրյոդինգերի կատուն, Գիտության համար, STRF.ru, Rosatom Country հրատարակություններում։ Բացի այդ, Օլեգը Մոսկվայի հաղթողն է գիտության սլամեւ «Ամենախելացին» հեռուստաշոուի մասնակից։

«Հյուր-տանտեր» փոխազդեցությունը դրսևորվում է, օրինակ, մոլեկուլներից բաղկացած բարդույթներում, որոնք միմյանց հետ կապված են ոչ կովալենտային կապերով։ Այսինքն, որոշակի ատոմ / մոլեկուլ որոշակի տեղ է զբաղեցնում բյուրեղային ցանցում, բայց չի կազմում կովալենտային կապ շրջակա միացությունների հետ: Այս վարքագիծը լայնորեն տարածված է կենսաբանական մոլեկուլների մեջ, որոնք կապվում են միմյանց հետ՝ ձևավորելով ուժեղ և մեծ բարդույթներ, որոնք կատարում են տարբեր գործառույթներ մեր մարմնում։ Ընդհանուր առմամբ, մենք նկատի ունենք միացություններ, որոնք բաղկացած են երկու տեսակի կառուցվածքային տարրերից. Միայն ածխածնի կողմից ձևավորված նյութերի համար այդպիսի ձևեր հայտնի չէին: Գիտնականները հրապարակել են իրենց հայտնագործությունը 2014 թվականին՝ ընդլայնելով մեր գիտելիքները 14-րդ խմբի քիմիական տարրերի հատկությունների և վարքի մասին, որպես ամբողջություն (նկ. 8): Հարկ է նշել, որ ածխածնի բաց ձևով ատոմների միջև առաջանում են կովալենտային կապեր։ Մենք խոսում ենք հյուր-հյուրընկալող տեսակի մասին, քանի որ առկա են հստակորեն սահմանված երկու տեսակի ածխածնի ատոմներ, որոնք ունեն բոլորովին տարբեր կառուցվածքային միջավայրեր։

Նոր բարձր ճնշման քիմիա

Համակարգչային օգնությամբ նյութերի նախագծման լաբորատորիայում ուսումնասիրում են, թե որ նյութերը կայուն կլինեն բարձր ճնշումների ժամանակ։ Ահա թե ինչպես է լաբորատորիայի ղեկավարը պնդում նման հետազոտությունների նկատմամբ հետաքրքրությունը. «Մենք ուսումնասիրում ենք բարձր ճնշման տակ գտնվող նյութերը, մասնավորապես նոր քիմիան, որն առաջանում է նման պայմաններում։ Սա շատ անսովոր քիմիա է, որը չի տեղավորվում ավանդականի կանոնների մեջ։ Նոր միացությունների մասին ձեռք բերված գիտելիքները կհանգեցնեն հասկանալու, թե ինչ է կատարվում մոլորակների ներսում: Քանի որ այս անսովոր քիմիական նյութերը կարող են շատ կարևոր նյութեր լինել մոլորակի ինտերիերում»:Դժվար է կանխատեսել, թե ինչպես են նյութերը վարվում բարձր ճնշման տակ. քիմիական կանոնների մեծ մասը դադարում է գործել, քանի որ այս պայմանները շատ տարբեր են այն ամենից, ինչին մենք սովոր ենք: Այնուամենայնիվ, սա պետք է հասկանալ, եթե մենք ուզում ենք իմանալ, թե ինչպես է գործում Տիեզերքը: Տիեզերքի բարիոնային նյութի առյուծի բաժինը գտնվում է մոլորակների, աստղերի, արբանյակների ներսում բարձր ճնշման տակ։ Զարմանալիորեն, շատ քիչ բան է հայտնի նրա քիմիայի մասին:

Նոր քիմիան, որն իրականացվում է բարձր ճնշման տակ MIPT-ի համակարգչային օգնությամբ նյութերի նախագծման լաբորատորիայում, ուսումնասիրվում է գիտությունների թեկնածու Գաբրիել Սալեհի կողմից (գիտական ​​աստիճան նման է Ph.D.-ին).

«Ես քիմիկոս եմ և ինձ հետաքրքրում է բարձր ճնշումների քիմիան: Ինչո՞ւ։ Որովհետև մենք ունենք քիմիայի կանոններ, որոնք ձևակերպվել են 100 տարի առաջ, բայց վերջերս պարզվեց, որ դրանք դադարում են աշխատել բարձր ճնշման տակ։ Եվ դա շատ հետաքրքիր է! Դա նման է զվարճանքի այգու. կա մի երեւույթ, որը ոչ ոք չի կարող բացատրել. նոր երևույթ ուսումնասիրելը և փորձել հասկանալ, թե ինչու է դա տեղի ունենում, շատ հետաքրքիր է: Խոսակցությունը սկսեցինք հիմնարար բաներից. Բայց բարձր ճնշումներ կան նաև իրական աշխարհում։ Իհարկե, ոչ այս սենյակում, այլ Երկրի ներսում և այլ մոլորակների վրա: .

Քանի որ ես քիմիկոս եմ, ինձ հետաքրքրում է բարձր ճնշման քիմիան: Ինչո՞ւ։ Քանի որ մենք ունենք քիմիական կանոններ, որոնք հաստատվել են հարյուր տարի առաջ, բայց վերջերս պարզվեց, որ այդ կանոնները խախտվում են բարձր ճնշման դեպքում: Եվ դա շատ հետաքրքիր է! Սա նման է լոոնոպարկի, քանի որ ունես մի երևույթ, որը ոչ ոք չի կարող հիմնավորել: Հետաքրքիր է ուսումնասիրել նոր երևույթը և փորձել հասկանալ, թե ինչու է դա տեղի ունենում: Սկսեցինք հիմնարար տեսանկյունից. Բայց այս բարձր ճնշումները կան։ Իհարկե ոչ այս սենյակում, այլ Երկրի ներսում և այլ մոլորակներում:

Նկար 9. Կարբոնաթթուն (H 2 CO 3) ճնշման կայուն կառուցվածք է: Տեղադրված է վերևումցույց տվեց, որ միասին C առանցքձևավորվում են պոլիմերային կառուցվածքներ. Ածխածին-թթվածին-ջրածին համակարգի ուսումնասիրությունը բարձր ճնշման տակ շատ կարևոր է մոլորակների դասավորվածությունը հասկանալու համար: H 2 O (ջուր) և CH 4 (մեթան) որոշ հսկա մոլորակների հիմնական բաղադրիչներն են, օրինակ՝ Նեպտունը և Ուրանը, որտեղ ճնշումը կարող է հասնել հարյուրավոր ԳՊա: Խոշոր սառցե արբանյակները (Գանիմեդ, Կալիստո, Տիտան) և գիսաստղերը նույնպես պարունակում են ջուր, մեթան և ածխաթթու գազ, որոնք ենթարկվում են մինչև մի քանի ԳՊա ճնշման։

Գաբրիելեն մեզ պատմեց իր նոր աշխատանքի մասին, որը վերջերս ընդունվեց տպագրության.

«Երբեմն զբաղվում ես հիմնարար գիտությամբ, բայց հետո գտնում ես ստացած գիտելիքների ուղղակի կիրառում։ Օրինակ, մենք վերջերս հրապարակման ենք ներկայացրել մի հոդված, որտեղ նկարագրվում են բարձր ճնշման տակ ածխածնից, ջրածնից և թթվածնից արտադրված բոլոր կայուն միացությունների որոնման արդյունքները: Մենք գտել ենք մեկը, որը կայուն է շատ ցածր ճնշման դեպքում, ինչպիսին է 1 ԳՊա: , և պարզվեց ածխաթթու H 2 CO 3(նկ. 9): Ես ուսումնասիրեցի աստղաֆիզիկայի գրականությունը և պարզեցի, որ Գանիմեդի և Կալիստոյի [Յուպիտերի արբանյակները] կազմված են ջրից և ածխածնի երկօքսիդից՝ մոլեկուլներ, որոնք կազմում են ածխաթթու: Այսպիսով, մենք հասկացանք, որ մեր հայտնագործությունը հուշում է այնտեղ կարբոնաթթվի ձևավորման մասին: Սա այն է, ինչի մասին ես խոսում էի. ամեն ինչ սկսվեց հիմնական գիտությունից և ավարտվեց արբանյակների և մոլորակների ուսումնասիրության համար կարևոր բանով»: .

Նկատի ունեցեք, որ նման ճնշումները ցածր են համեմատած նրանց հետ, որոնք սկզբունքորեն կարելի է գտնել Տիեզերքում, բայց բարձր՝ համեմատած նրանց վրա, որոնք գործում են մեր վրա Երկրի մակերևույթի մոտ:

Այսպիսով, երբեմն դուք ինչ-որ բան եք ուսումնասիրում հիմնարար գիտության համար, բայց հետո հայտնաբերում եք, որ այն ճիշտ կիրառություն ունի: Օրինակ՝ մենք հենց նոր ներկայացրել ենք մի թուղթ, որտեղ բարձր ճնշման տակ վերցրել ենք ածխածինը, ջրածինը, թթվածինը և փորձել ենք փնտրել բոլոր կայուն միացությունները։ Մենք գտանք մեկը, որը կարբոնաթթու էր, և այն կայուն էր մի գիգապասկալի նման շատ ցածր ճնշման դեպքում: Ես ուսումնասիրեցի աստղաֆիզիկական գրականությունը և հայտնաբերեցի, որ կան արբանյակներ, ինչպիսիք են Գանիմեդը կամ Կալիստոն: Դրանց վրա կա ածխաթթու գազ և ջուր։ Մոլեկուլները, որոնք կազմում են այս կարբոնաթթուն: Այսպիսով, մենք հասկացանք, որ այս հայտնագործությունը նշանակում է, որ հավանաբար այնտեղ կարբոնաթթու կլինի: Սա այն է, ինչ ես նկատի ունեմ ասելով սկսել հիմնարար և բացահայտելու համար, որը կիրառելի է մոլորակային գիտության համար:

Անսովոր քիմիայի մեկ այլ օրինակ, որը կարելի է բերել, վերաբերում է հայտնի կերակրի աղին՝ NaCl-ին: Ստացվում է, որ եթե դուք կարողանաք ձեր աղաթափիչը ճնշել մինչև 350 ԳՊա, դուք կստանաք նոր միացություններ: 2013 թվականին Ա.Ռ. Օգանովին, ցույց է տրվել, որ եթե NaCl-ի վրա բարձր ճնշում է գործադրվում, ապա անսովոր միացությունները դառնում են կայուն, օրինակ՝ NaCl 7 (նկ. 10) և Na 3 Cl: Հետաքրքիր է, որ հայտնաբերված նյութերից շատերը մետաղներ են։ Գաբրիել Սալեհը և Արտեմ Օգանովը շարունակեցին պիոներական աշխատանքը, որտեղ նրանք ցույց տվեցին նատրիումի քլորիդների էկզոտիկ վարքը բարձր ճնշման տակ և մշակեցին տեսական մոդել, որը կարող է օգտագործվել հալոգեններով ալկալիական մետաղների միացությունների հատկությունները կանխատեսելու համար:

Նրանք նկարագրել են այն կանոնները, որոնց ենթարկվում են այս նյութերը նման անսովոր պայմաններում։ Օգտագործելով USPEX ալգորիթմը, A 3 Y (A = Li, Na, K; Y = F, Cl, Br) բանաձևով մի քանի միացություններ տեսականորեն ենթարկվել են մինչև 350 ԳՊա ճնշման: Սա հանգեցրեց քլորիդ իոնների հայտնաբերմանը օքսիդացված վիճակում −2։ «Ստանդարտ» քիմիան դա արգելում է։ Նման պայմաններում կարող են առաջանալ նոր նյութեր, օրինակ՝ Na 4 Cl 3 քիմիական բանաձեւով։

Նկար 10. Սովորական NaCl աղի բյուրեղային կառուցվածքը ( ձախ) և անսովոր միացությունը NaCl 7 ( աջ կողմում), կայուն ճնշման տակ։

Քիմիան նոր կանոնների կարիք ունի

Գաբրիել Սալեհը (Նկար 11) խոսեց իր հետազոտության մասին, որի նպատակն էր նկարագրել քիմիայի նոր կանոնները, որոնք կանխատեսող ուժ կունենային ոչ միայն ստանդարտ պայմաններում, այլև կնկարագրեն բարձր ճնշման տակ գտնվող նյութերի վարքն ու հատկությունները (նկ. 12):

Նկար 11. Գաբրիել Սալեհ

«Երկու-երեք տարի առաջ պրոֆեսոր Օգանովը հայտնաբերեց, որ այնպիսի պարզ աղը, ինչպիսին NaCl-ն է, այնքան էլ պարզ չէ բարձր ճնշման տակ. նատրիումը և քլորը կարող են նաև այլ միացություններ առաջացնել: Բայց ոչ ոք չգիտեր, թե ինչու։ Գիտնականները հաշվարկներ կատարեցին, ստացան արդյունքներ, բայց անհայտ մնաց, թե ինչու է ամեն ինչ այսպես և ոչ այլ կերպ։ Ես ուսումնասիրում եմ քիմիական կապը ասպիրանտից, և իմ հետազոտության ընթացքում կարողացա ձևակերպել որոշ կանոններ, որոնք տրամաբանորեն բացատրում են, թե ինչ է կատարվում։ Ես ուսումնասիրեցի, թե ինչպես են էլեկտրոններն իրենց պահում այս միացություններում և հանգեցի ընդհանուր օրինաչափությունների, որոնք բնորոշ են նրանց բարձր ճնշման տակ: Որպեսզի ստուգեմ՝ արդյոք այս կանոնները իմ երևակայության արդյունքն են, թե դեռ օբյեկտիվորեն ճշմարիտ են, ես կանխատեսեցի նմանատիպ միացությունների կառուցվածքը՝ LiBr կամ NaBr, և ևս մի քանի նմանատիպ միացություններ։ Իրոք, գործում են ընդհանուր կանոնները։ Մի խոսքով, ես տեսել եմ, որ միտում կա, որ երբ ճնշում ես նման հոդերի վրա, դրանք երկչափ մետաղական կառուցվածք են կազմում, հետո միաչափ։ Այնուհետև, շատ բարձր ճնշման տակ, ավելի վայրի բաներ են սկսում տեղի ունենալ, քանի որ քլորն այդ դեպքում կունենա օքսիդացման աստիճան -2: Բոլոր քիմիկոսները գիտեն, որ քլորն ունի -1 օքսիդացման աստիճան, սա դասագրքի տիպիկ օրինակ է՝ նատրիումը կորցնում է էլեկտրոնը, իսկ քլորը վերցնում է այն։ Հետևաբար, օքսիդացման թվերն են համապատասխանաբար +1 և −1։ Բայց բարձր ճնշման տակ ամեն ինչ այդպես չի ստացվում: Մենք դա ցույց ենք տվել քիմիական կապերի վերլուծության որոշ մոտեցումների օգնությամբ։ Նաև աշխատանքի ընթացքում հատուկ գրականություն էի փնտրում՝ հասկանալու համար, թե արդյոք որևէ մեկն արդեն նկատե՞լ է նման օրինաչափություններ։ Եվ պարզվեց, որ այո, արել են։ Եթե ​​չեմ սխալվում, նատրիումի բիսմութաթը և որոշ այլ միացություններ ենթարկվում են նկարագրված կանոններին։ Իհարկե, սա դեռ սկիզբն է։ Երբ հրապարակվեն թեմայի վերաբերյալ հաջորդ հոդվածները, մենք կիմանանք, թե արդյոք մեր մոդելը իրական կանխատեսող ուժ ունի: Քանի որ դա հենց այն է, ինչ մենք փնտրում ենք: Մենք ցանկանում ենք նկարագրել քիմիական օրենքներ, որոնք կպահպանվեն նույնիսկ բարձր ճնշման դեպքում»: .

Երկու կամ երեք տարի առաջ պրոֆեսոր Օգանովը հայտնաբերեց, որ NaCl պարզ աղը բարձր ճնշման տակ այնքան էլ պարզ չէ, և այլ միացություններ կառաջանան: Բայց ոչ ոք չգիտի, թե ինչու։ Նրանք հաշվարկ են արել, որ ստացել են արդյունքները, բայց չես կարող ասել, թե ինչու է դա տեղի ունենում։ Այսպիսով, քանի որ իմ ասպիրանտուրայի ընթացքում ես մասնագիտացած էի քիմիական կապերի ուսումնասիրության մեջ, ես ուսումնասիրում եմ այս միացությունները և գտնում եմ ինչ-որ կանոն՝ ռացիոնալացնելու այն, ինչ կատարվում է: Ես, թե ինչպես են էլեկտրոնները ուսումնասիրում, վարվում են այս միացություններում, և ես որոշ կանոններ ստեղծեցի, որոնց այս տեսակի միացությունները կհետևեն բարձր ճնշման դեպքում: Ստուգելու համար՝ արդյոք իմ կանոնները միայն իմ երևակայությունն էին, թե դրանք ճշմարիտ էին, ես կանխատեսեցի նմանատիպ միացությունների նոր կառուցվածքներ: Օրինակ LiBr կամ NaBr և նման մի քանի համակցություններ: Եվ այո, պարզվում է, որ այս կանոնները պահպանվում են։ Մի խոսքով, շատ մասնագետ չլինելու համար, ես տեսել եմ, որ միտում կա՝ երբ դրանք սեղմում ես, կառաջացնեն երկչափ մետաղներ, հետո մետաղի միաչափ կառուցվածք։ Եվ այնուհետև շատ բարձր ճնշման դեպքում տեղի կունենա ավելի վայրի բնություն, քանի որ Cl-ն այս դեպքում կունենա −2 օքսիդացման թիվը: Բոլոր քիմիկոսները գիտեն, որ Cl-ի ամենացածր օքսիդացման թիվը −1 է, ինչը դասագրքի տիպիկ օրինակ է. նատրիումը կորցնում է էլեկտրոնը, իսկ քլորը ստանում է այն: Այսպիսով, մենք ունենք +1 և −1 օքսիդացման համարներ: Բայց շատ բարձր ճնշման դեպքում դա այլևս ճիշտ չէ։ Մենք դա ցույց տվեցինք քիմիական կապի վերլուծության որոշ մոտեցումներով: Այդ աշխատանքում ես նույնպես փորձեցի ուսումնասիրել գրականությունը, թե արդյոք որևէ մեկը նախկինում տեսել է նման կանոններ: Եվ այո, պարզվեց, որ կային։ Եթե ​​չեմ սխալվում, Na-Bi-ն ու մյուս միացությունները պարզվեց, որ հետեւում են այս կանոններին։ Դա, իհարկե, ընդամենը մեկնարկային կետ է։ Մյուս փաստաթղթերը կհայտնվեն, և մենք կտեսնենք, թե արդյոք այս մոդելը իրական կանխատեսող ուժ ունի: Քանի որ սա այն է, ինչ մենք փնտրում ենք: Մենք ցանկանում ենք ուրվագծել քիմիան, որը կաշխատի նաև բարձր ճնշման դեպքում:

Նկար 12. Na 4 Cl 3 քիմիական բանաձեւով նյութի կառուցվածքը, որն առաջանում է 125-170 ԳՊա ճնշման դեպքում։, որը հստակ ցույց է տալիս ճնշման տակ «տարօրինակ» քիմիայի տեսքը։

Եթե ​​դուք փորձարկում եք, ապա ընտրովի

Չնայած այն հանգամանքին, որ USPEX ալգորիթմն ունի մեծ կանխատեսող ուժ իր առաջադրանքների շրջանակներում, տեսությունը միշտ պահանջում է փորձնական ստուգում: Համակարգչային նյութերի նախագծման լաբորատորիան տեսական է, ինչպես նույնիսկ դրա անվանումն է ենթադրում: Ուստի փորձերն իրականացվում են այլ գիտական ​​խմբերի հետ համագործակցությամբ։ Գաբրիել Սալեհը լաբորատորիայում ընդունված հետազոտական ​​ռազմավարությունը մեկնաբանում է հետևյալ կերպ.

«Մենք փորձեր չենք անում, մենք տեսաբաններ ենք։ Բայց հաճախ մենք համագործակցում ենք այն մարդկանց հետ, ովքեր դա անում են։ Իրականում, կարծում եմ, ընդհանուր առմամբ դժվար է: Այսօր գիտությունը շատ մասնագիտացված է, ուստի հեշտ չէ գտնել մեկին, ով երկուսն էլ կանի»: .

Մենք փորձեր չենք անում, բայց հաճախ համագործակցում ենք որոշ մարդկանց հետ, ովքեր փորձարկումներ են անում: Իրականում, կարծում եմ, իրականում դժվար է: Մեր օրերում գիտությունը շատ մասնագիտացված է, ուստի դժվար է գտնել մեկին, ով երկուսն էլ անում է:

Ամենավառ օրինակներից մեկը թափանցիկ նատրիումի կանխատեսումն է։ Ամսագրում 2009 թ Բնությունհրապարակվել են Արտեմ Օգանովի ղեկավարությամբ իրականացված աշխատանքների արդյունքները։ Հոդվածում գիտնականները նկարագրել են Na-ի նոր ձև, որում այն ​​թափանցիկ ոչ մետաղ է՝ ճնշման տակ դառնալով դիէլեկտրիկ։ Ինչու է դա տեղի ունենում: Դա պայմանավորված է վալենտային էլեկտրոնների վարքագծով. ճնշման տակ նրանք դուրս են մղվում նատրիումի ատոմների կողմից ձևավորված բյուրեղային ցանցի բացերը (նկ. 13): Այս դեպքում նյութի մետաղական հատկությունները վերանում են, և առաջանում են դիէլեկտրիկի որակները։ 2 միլիոն մթնոլորտի ճնշման դեպքում նատրիումը դառնում է կարմիր, իսկ 3 միլիոն մթնոլորտը՝ անգույն:

Նկար 13. Նատրիումը 3 միլիոն մթնոլորտի ճնշման տակ: կապույտովցույց է տալիս նատրիումի ատոմների բյուրեղային կառուցվածքը, նարնջագույն- վալենտային էլեկտրոնների փունջներ կառուցվածքի դատարկություններում:

Քչերն էին հավատում, որ դասական մետաղը կարող է նման վարք դրսևորել: Սակայն ֆիզիկոս Միխայիլ Երեմեցի հետ համագործակցելով փորձարարական տվյալներ են ստացվել, որոնք լիովին հաստատում են կանխատեսումը (նկ. 14):

Նկար 14. Na-ի նմուշի լուսանկարներ, որոնք արվել են փոխանցվող և արտացոլված լուսավորության համադրությամբ:Նմուշի վրա կիրառվել են տարբեր ճնշումներ՝ 199 ԳՊա (թափանցիկ փուլ), 156 ԳՊա, 124 ԳՊա և 120 ԳՊա:

Դուք պետք է աշխատեք կրակի հետ:

Արտեմ Օգանովը մեզ ասաց, թե ինչ պահանջներ է դնում իր աշխատակիցներին.

«Նախ՝ նրանք պետք է լավ կրթություն ունենան։ Երկրորդ՝ աշխատասեր եղեք։ Եթե ​​մարդը ծույլ է, ապա ես նրան աշխատանքի չեմ ընդունի, իսկ եթե հանկարծ սխալմամբ աշխատանքի ընդունեմ, նրան դուրս կքշեն։ Ես ուղղակի աշխատանքից ազատեցի մի քանի աշխատակցի, որոնք պարզվեցին ծույլ, իներտ, ամորֆ։ Եվ ես կարծում եմ, որ դա միանգամայն ճիշտ է և լավ նույնիսկ հենց մարդու համար։ Որովհետեւ եթե մարդն իր տեղում չլինի, երջանիկ չի լինի։ Նա պետք է գնա այնտեղ, ուր կաշխատի փայլով, խանդավառությամբ, հաճույքով։ Եվ սա լավ է լաբորատորիայի համար, լավ է մարդու համար: Իսկ այն տղաները, ովքեր իսկապես գեղեցիկ են աշխատում, մի շողոքորթությամբ, մենք լավ աշխատավարձ ենք տալիս, գնում են կոնֆերանսների, գրում են հոդվածներ, որոնք հետո տպագրվում են աշխարհի լավագույն ամսագրերում, նրանց մոտ ամեն ինչ լավ կլինի։ Քանի որ նրանք ճիշտ տեղում են, և որովհետև լաբորատորիան լավ ռեսուրսներ ունի նրանց աջակցելու համար: Այսինքն՝ տղաները գոյատևելու համար փող աշխատելու մասին մտածելու կարիք չունեն։ Նրանք կարող են կենտրոնանալ գիտության, իրենց սիրելի բիզնեսի վրա և հաջողությամբ դա անել: Այժմ մենք ունենք մի քանի նոր դրամաշնորհներ, և դա մեզ համար հնարավորություն է բացում ևս մի քանի հոգու աշխատանքի ընդունելու: Անընդհատ մրցակցություն կա. Մարդիկ դիմում են ամբողջ տարին, բայց ես, իհարկե, բոլորին չեմ ընդունում»։. (2016 թ.). 4-Ամինոպիրիդին բյուրեղային հիդրատ, դրա պատրաստման եղանակ, դեղագործական բաղադրություն և դրա հիման վրա բուժման և/կամ կանխարգելման մեթոդ. Ֆիզ. Քիմ. Քիմ. Ֆիզ. 18 , 2840–2849;

Ma Y., Eremets M., Oganov A.R., Xie Y., Trojan I., Medvedev S. et al. (2009): Թափանցիկ խիտ նատրիում: Բնություն. 458 , 182–185;

Lyakhov A.O., Oganov A.R., Stokes H.T., Zhu Q. (2013): Նոր զարգացումներ էվոլյուցիոն կառուցվածքի կանխատեսման ալգորիթմի USPEX. Հաշվարկ. Ֆիզ. համայնք. 184 , 1172–1182.