В статье, вышедшей в престижном журнале Physical Review Letters, основным автором исследования стал китайский сотрудник лаборатории компьютерного дизайна новых материалов МФТИ Цингао Ван. Рассчитывалась поверхность кристаллов диоксида титана.
«Мы выбрали именно это вещество потому, что рутил (основной минерал TiO2) — один из самых распространенных в химии катализаторов», — обосновал выбор предмета расчета Чинггао Ванг.
В работе исследователей МФТИ применялся метод USPEX, созданный руководителем лаборатории компьютерного дизайна новых материалов Артёмом Огановым, соавтором публикации. Пресс-служба МФТИ попросила профессора Оганова прокомментировать расчеты.
«Сейчас одним из самых перспективных и трудных направлений в дизайне материалов является предсказание и описание свойств поверхности вещества, потому что на поверхности кристаллов часто образуются особые поверхностные фазы, где химический состав и структура могут существенно отличаться от внутренней структуры. Предсказать и описать эти поверхностные фазы, исходя из элементарных данных, очень трудно.
Теоретические методы расчета поверхностей долго встречали серьезные препятствия, однако мы разработали очень мощный и эффективный способ предсказания структур и свойств поверхностей кристаллов, основанный на нашем алгоритме USPEX, и применили его к одной из самых изученных поверхностей — катализатора рутила, то есть диоксида титана.
Существует множество работ, посвященных этой поверхности, направленных на то, чтобы понять каталитические свойства рутила. Однако если взять эти работы, то окажется, что все они находятся в противоречии друг с другом.
Нам же удалось с помощью нашего метода предсказать, как будут меняться структура и химизм поверхности кристаллов рутила, и разрешить существовавшие противоречия между экспериментальными и теоретическими данными. Теперь нам открыта дорога к пониманию того, как происходят химические реакции на поверхности этого катализатора. Это показывает возможности нашей теории в предсказании поверхностных фаз, и теперь мы ожидаем очень большой объем данных в этом направлении», — рассказал Оганов.
