Мы используем cookie файлы.
Пользуясь сайтом, вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности.

Приглашенный ученый Прозерпио Давиде Мария Италия
Номер договора
14.B25.31.0005
Период реализации проекта
2013-2017

По данным на 30.01.2020

26
Количество специалистов
115
научных публикаций
12
Объектов интеллектуальной собственности
Общая информация

Ученые лаборатории занимаются разработкой программного обеспечения для моделирования новых материалов, созданием нового поколения электронных баз данных для эвристического прогнозирования физических свойств твердых тел, а также разработкой экспертной системы для эффективного поиска материалов с заданными свойствами.

Название проекта: Методы теоретического прогнозирования материалов с заданными физическими свойствами

Приоритет СНТР: а



Цели и задачи

Направления исследований:

  • Разработка инновационных методов анализа экспериментальной информации в кристаллографических базах данных и прогнозирования свойств новых материалов с использованием оригинальных эвристических алгоритмов.
  • Интегрирование экспертной системы с программными пакетами по квантовой механике твердого тела
  • Разработка программных интерфейсов между известными квантово-механическими пакетами и экспертной системой, которые позволят решать две основные задачи: поиск всех известных структур, подобных данной, свойства которой были определены квантово-механическими методами; прецизионный квантово-механический расчет известных структур, которые могут обладать важными свойствами согласно рекомендациям экспертной системы

Цель проекта: Разработка теории, методов и компьютерного инструментария для прогнозирования материалов с заданными физическими свойствами


Практическое значение исследования

Научные результаты:

  • Созданы электронные базы знаний: Database of Structural Building Units, Samara Carbon Allotropes Database, Topological Types of Crystal Structures, Topology Online Research Information System, Topological Types Collections, Topological Types of Ligands по топологическим мотивам в кристаллической структуре химических соединений и материалов различной природы.
  • Разработаны новые геометрико-топологические методы анализа кристаллической структуры координационных полимеров, металл-органических каркасов и молекулярных кристаллов, создано соответствующее программное обеспечение и прототип экспертной системы для прогнозирования структуры этих полимеров и кристаллов.
  • Разработан компьютерный экспресс-метод прогнозирования ионной проводимости в кристаллических телах, метод реализован в комплексе программ ToposPro.
  • Разработан комбинированный тополого-квантово-механический метод прогнозирования спайности органических кристаллов, позволяющий использовать их в качестве подложек для молекулярно-лучевой эпитаксии. Топологическая часть метода реализована в комплексе программ ToposPro.
  • Разработаны алгоритмы комбинированного применения быстрых геометрико-топологических методов и точных методов математического моделирования (методов функционала плотности и молекулярной динамики) для прогнозирования структуры и физических свойств новых материалов.

Внедрение результатов исследования:

Получили практическое применение программное обеспечение, электронные базы знаний для исследования, классификации и прогнозирования геометрических, топологических и физических свойств кристаллических веществ и материалов различной природы. Созданные продукты, реализованные в комплексе программ ToposPro, используются для описания и прогнозирования новых кристаллических веществ и материалов в исследовательских лабораториях 63 стран мира.

Образование и переподготовка кадров:

  • Организованы 1 российская и 5 международных школ по методам прогнозирования строения и свойств твердых тел. В них приняли участие 494 слушателя из 30 стран мира.

  • Молодые сотрудники Лаборатории прошли 35 стажировок в ведущих зарубежных (Университет Генуи (Италия), Университет Аахена (Германия), Империал колледж (Великобритания), Миланский университет (Италия), Реннский университет (Франция), Университет Амстердама (Голландия), Юлихский исследовательский центр (Германия) и др.) и российских (Южный федеральный университет, Институт элементоорганических соединений имени А. Н. Несмеянова РАН, Новосибирский государственный университет) университетах и лабораториях.

  • Защиты: 2 докторские диссертации, 8 кандидатских диссертаций.
  • Проведен цикл вебинаров и созданы видеоуроки по разработанным методам описания и прогнозирования строения и свойств твердых тел.

Организационные и инфраструктурные преобразования:

Создан Международный научно-исследовательский центр по теоретическому материаловедению, основу научного коллектива которого составили сотрудники МНИЦТМ (2017 г.).

Сотрудничество:

  • Миланский университет (Италия), Университет Генуи (Италия), Технический университет «Фрайбергская горная академия» (Германия), Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова (Россия), Институт элементоорганических соединений имени А. Н. Несмеянова РАН: совместные исследования, стажировки молодых сотрудников

  • Северо-Западный политехнический университет (Китай): совместные исследования, научные школы

  • Международная цеолитная ассоциация (Швейцария): разработка базы данных

  • Университет г. Манчестер (Великобритания), Университет г. Сассекс (Великобритания), Университет Милана-Бикокка (Италия), Институт общей и неорганической химии имени Н. С. Курнакова РАН, Институт химии силикатов имени И. В. Гребенщикова РАН, Федеральный научно-исследовательский центр «Кристаллография и фотоника» (Россия), Институт физики металлов Уральского отделения РАН: совместные исследования

Скрыть Показать полностью
Blatov V.A., Shevchenko A.P., Proserpio D.M.
Applied topological analysis of crystal structures with the program package ToposPro. Crystal Growth & Design 14(7): 3576–3586 (2014).
Anderson M., Gebbie J., Hill A., Farida N., Attfield M., Cubillas P., Blatov V.A., Proserpio D.M., Akporiaye D., Arstad B., Gale J.
Predicting crystal growth via a unified kinetic three-dimensional partition model. Nature 544: 456–459 (2017).
Akhmetshina T.G., Blatov V.A., Proserpio D.M., Shevchenko A.P.
Topology of Intermetallic Structures: from Statistics to Rational Design. Accounts of Chemical Research 51(1): 21–30 (2018).
Carlucci L., Ciani G., Proserpio D. M., Mitina T.G., Blatov V.A.
Entangled 2D Coordination Networks: A General Survey. Chemical Reviews 114(15): 7557–7580 (2014).
Shevchenko A.P., Blatov I.A., Kitaeva E.V., Blatov V.A.
Local Coordination Versus Overall Topology in Crystal Structures: Deriving Knowledge from Crystallographic Databases. Crystal Growth & Design, 17(2): 774−785 (2017).
Фотоальбомы
Вторник , 03.12.2019
Другие лаборатории и ученые
Лаборатория, принимающая организация
Область наук
Город
Приглашенный ученый
Период реализации проекта
Лаборатория колебательной спектроскопии и химической визуализации

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук"

Химия

Новосибирск

Казарян Сергей Гургенович

Великобритания

2019-2021

Лаборатория физики поверхности и катализа

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Осетинский государственный университет имени Коста Левановича Хетагурова"

Химия

Владикавказ

Заера Франциско

США

2019-2021

Лаборатория химического дизайна новых многофункциональных материалов

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

Химия

Екатеринбург

Миньон Антуан Бернар Поль

Франция

2019-2021