На базе NPL в Лондоне сотрудник ИрГТУ Андрей Мысовский совершенствовал перспективный метод моделирования сложных молекулярных структур

Начальник отдела квантовой и вычислительной физики НИ ИрГТУ
Андрей Мысовский в течение двух месяцев стажировался на базе Национальной
физической лаборатории (National Physical Laboratory, NPL) в Лондоне. Он занимался
научными исследованиями по программе «Современные методы моделирования структур
неупорядоченных интерфейсов металл-диэлектрик».
Для своей стажировки А. Мысовский не случайно выбрал именно лондонскую
Национальную физическую лабораторию, которая  является правительственным исследовательским
центром Великобритании. Она основана в 1900 году  для выполнения промышленных запросов в целом и
для стандартизации единиц измерения. В лаборатории организовано  шесть отделений: электричества,
материаловедения, механической и оптической метрологии, численного анализа и
информатики, квантовой метрологии, радиационных исследований и акустики.
Руководителем работ иркутского ученого выступила  представитель лаборатории, которая активно
занимается изучением ферроэклектрических перовскитов. Отметим, что перовскит –
редкий минерал из класса окислов, титанат кальция. Перовскит является
сегнетоэлектриком (кристаллический диэлектрик, обладающий в определённом
интервале температур самопроизвольной игрой света-поляризацией).
А. Мысовский рассказал, что он исследовал элементный состав
сложных соединений  – твердых растворов
титаната и цирконата свинца, которые обладают  исключительными пьезо- и ферроэлектрическими
свойствами. Как и оксид кремния, они имеют различные кристаллические фазы,
демонстрируя разные свойства. В определенных фазах титанат и цирконат свинца обладают
ферроэлектрическими свойствами, в других фазах эти соединения  демонстрируют очень высокие значения
диэлектрической проницаемости. В свою очередь, ферроэлектрические фазы обладают
пьезосвойствами (основанными на давлении), которое  находит важное технологическое применение. На
сегодняшний день титанат и цирконат свинца являются лучшими пьезоэлектриками.  Пьезоэлектрики — диэлектрики, в которых
наблюдается пьезоэффект, то есть  они могут
либо под действием деформации индуцировать электрический заряд на своей
поверхности, либо под влиянием внешнего электрического поля деформироваться.
Пьезоэлектрики широко используются в современной технике как элемент датчиков
(давления). Существуют пьезоэлектрические детонаторы, источники звука огромной
мощности, миниатюрные трансформаторы, кварцевые резонаторы для высокостабильных
генераторов частоты, пьезокерамические фильтры, ультразвуковые линии задержки и
др. Наиболее широкое применение в этих целях кроме кристаллического кварца
получила поляризованная пьезокерамика, изготовленная из поликристаллических
сегнетоэлектриков, например, из цирконата-титаната свинца. Пьезоэлектрики  также используются  в сканирующих микроскопах для тонких
манипуляций.
«Ученые не всегда имеют возможность прямого
экспериментального управления сложными молекулярными структурами. В данном
случае  только теоретический метод
позволяет определить, как на атомарном уровне устроены эти структуры. На
передний план выходят расчетные методы.
Я предлагаю  новый
метод предсказания структуры сложных интерфейсов межзеренных границ в
кристаллах. Новый подход базируется на концепции химической локальности. Вместо
оптимизации структуры методом симуляции отжига или генетическим алгоритмом,  мой метод предполагает выполнение операций
«поиска и замены» определенных фрагментов в структуре. Для этого используется
набор специально оптимизированных шаблонов, который основан на использовании
z-шаблонов. Новый метод направлен на преодоление главного затруднения
существующих способов поиска структуры, а именно, их NP-полноту, то есть
экспоненциальный рост требуемых вычислительных ресурсов. Это достигается тем,
что сначала набор шаблонов оптимизируется, а затем применяется к целой
структуре. С помощью данного метода, можно  исследовать атомную структуру сложных систем,
включая аморфные вещества,  интерфейсы
между разнородными веществами и наноструктуры. Я намерен как можно быстрее развить
данный метод генерации сложных молекулярных структур, который сейчас
программирую. Для этого его необходимо продемонстрировать  другим исследователям. В ходе стажировки я повысил
свой профессиональный уровень и убедился, что новый метод работоспособен, получены
положительные  результаты исследований.  Интерес к этому методу проявили английские и
китайские коллеги, работающие на базе  Национальной
физической лаборатории», - сообщил А. Мысовский.
По итогам стажировки ученый планирует подготовить  публикацию в одном из ведущих международных
научных журналов Physical  Physical Review. Это  американское издание   публикует аспекты теоретических и
экспериментальных исследований в области физики, издаётся Американским
Физическим Обществом (APS) с 1913 года.
Ранее сообщалось, что в 2013 году на базе NPL в
Великобритании стажировался  аспирант
ИрГТУ Александр Богданов. 
На базе NPL в Лондоне сотрудник ИрГТУ Андрей Мысовский совершенствовал перспективный метод моделирования сложных молекулярных структур
14 октября 2014 года//Наука

Начальник отдела квантовой и вычислительной физики НИ ИрГТУ
Андрей Мысовский в течение двух месяцев стажировался на базе Национальной
физической лаборатории (National Physical Laboratory, NPL) в Лондоне. Он занимался
научными исследованиями по программе «Современные методы моделирования структур
неупорядоченных интерфейсов металл-диэлектрик».
Для своей стажировки А. Мысовский не случайно выбрал именно лондонскую
Национальную физическую лабораторию, которая является правительственным исследовательским
центром Великобритании. Она основана в 1900 году для выполнения промышленных запросов в целом и
для стандартизации единиц измерения. В лаборатории организовано шесть отделений: электричества,
материаловедения, механической и оптической метрологии, численного анализа и
информатики, квантовой метрологии, радиационных исследований и акустики.
Руководителем работ иркутского ученого выступила представитель лаборатории, которая активно
занимается изучением ферроэклектрических перовскитов. Отметим, что перовскит –
редкий минерал из класса окислов, титанат кальция. Перовскит является
сегнетоэлектриком (кристаллический диэлектрик, обладающий в определённом
интервале температур самопроизвольной игрой света-поляризацией).
А. Мысовский рассказал, что он исследовал элементный состав
сложных соединений – твердых растворов
титаната и цирконата свинца, которые обладают исключительными пьезо- и ферроэлектрическими
свойствами. Как и оксид кремния, они имеют различные кристаллические фазы,
демонстрируя разные свойства. В определенных фазах титанат и цирконат свинца обладают
ферроэлектрическими свойствами, в других фазах эти соединения демонстрируют очень высокие значения
диэлектрической проницаемости. В свою очередь, ферроэлектрические фазы обладают
пьезосвойствами (основанными на давлении), которое находит важное технологическое применение. На
сегодняшний день титанат и цирконат свинца являются лучшими пьезоэлектриками. Пьезоэлектрики — диэлектрики, в которых
наблюдается пьезоэффект, то есть они могут
либо под действием деформации индуцировать электрический заряд на своей
поверхности, либо под влиянием внешнего электрического поля деформироваться.
Пьезоэлектрики широко используются в современной технике как элемент датчиков
(давления). Существуют пьезоэлектрические детонаторы, источники звука огромной
мощности, миниатюрные трансформаторы, кварцевые резонаторы для высокостабильных
генераторов частоты, пьезокерамические фильтры, ультразвуковые линии задержки и
др. Наиболее широкое применение в этих целях кроме кристаллического кварца
получила поляризованная пьезокерамика, изготовленная из поликристаллических
сегнетоэлектриков, например, из цирконата-титаната свинца. Пьезоэлектрики также используются в сканирующих микроскопах для тонких
манипуляций.
«Ученые не всегда имеют возможность прямого
экспериментального управления сложными молекулярными структурами. В данном
случае только теоретический метод
позволяет определить, как на атомарном уровне устроены эти структуры. На
передний план выходят расчетные методы.
Я предлагаю новый
метод предсказания структуры сложных интерфейсов межзеренных границ в
кристаллах. Новый подход базируется на концепции химической локальности. Вместо
оптимизации структуры методом симуляции отжига или генетическим алгоритмом, мой метод предполагает выполнение операций
«поиска и замены» определенных фрагментов в структуре. Для этого используется
набор специально оптимизированных шаблонов, который основан на использовании
z-шаблонов. Новый метод направлен на преодоление главного затруднения
существующих способов поиска структуры, а именно, их NP-полноту, то есть
экспоненциальный рост требуемых вычислительных ресурсов. Это достигается тем,
что сначала набор шаблонов оптимизируется, а затем применяется к целой
структуре. С помощью данного метода, можно исследовать атомную структуру сложных систем,
включая аморфные вещества, интерфейсы
между разнородными веществами и наноструктуры. Я намерен как можно быстрее развить
данный метод генерации сложных молекулярных структур, который сейчас
программирую. Для этого его необходимо продемонстрировать другим исследователям. В ходе стажировки я повысил
свой профессиональный уровень и убедился, что новый метод работоспособен, получены
положительные результаты исследований. Интерес к этому методу проявили английские и
китайские коллеги, работающие на базе Национальной
физической лаборатории», - сообщил А. Мысовский.
По итогам стажировки ученый планирует подготовить публикацию в одном из ведущих международных
научных журналов Physical Physical Review. Это американское издание
публикует аспекты теоретических и
экспериментальных исследований в области физики, издаётся Американским
Физическим Обществом (APS) с 1913 года.
Ранее сообщалось, что в 2013 году на базе NPL в
Великобритании стажировался аспирант
ИрГТУ Александр Богданов.