Отчет о работах, проводимых в 2019 году на гетерогенной платформе HybriLIT с использованием ПО Wolfram Mathematica. Еремин Роман Александрович, Самарский университет и Самарский государственный технический университет

Отчет о работах, проводимых в 2019 году на гетерогенной платформе HybriLIT с использованием ПО Wolfram Mathematica

Пользователь: ererom (Еремин Роман Александрович, c.н.с. Международного научно-исследовательского центра по теоретическому материаловедению, Самарский университет и Самарский государственный технический университет)

 

  • Сэмплирование КПП легированных твердотельных электролитов и формирование наборов неэквивалентных переходов токопроводящего иона

В 2019 году были полностью завершены расчеты композиционных/конфигурационных пространств (ККП) легированного твердотельного электролита K1-xFe1-xTixO2, изученного ранее экспериментальными методами [1], и наборов симметрично неэквивалентных переходов токопроводящего иона в его структуре. Для решения этих задач на базе гетерогенной платформы использовались Mathematica-скрипты. В расчетах была использована 2×1×1 (32 формульные единицы) суперячейка низкотемпературного полиморфа соединения KFeO2 с пространственной симметрией Pbca. Для трех самых низких содержаний Ti (x=0.03, 0.06 и 0.09) сгенерированные симметрично неэквивалентные реализации кристаллической структуры твердого электролита содержали 64, 15552 и 1537600 структур. Соответствующие числа неэквивалентных (с точки зрения симметрии) путей токопроводящего иона K+ в этих структурах составили 128, 59520 и 8630400.

По полученным результатам опубликовано 2 статьи (со ссылкой на HybriLIT): [2] в журнале ACS Journal of Physical Chemistry C (IF=4.267) и [3] в сборнике AIP Conference Proceedings по материалам конференции ОМУС-2019.

  • Изучение анизотропии механических свойств для ряда металл-органических каркасов на основе результатов квантовомеханического моделирования

В 2019 году с использованием Wolfram Mathematica для ряда структур металл-органических каркасов были определены положения локальных максимумов и минимумов пространственных распределений (поверхностей) модуля Юнга, линейной сжимаемости, модуля сдвига и коэффициента Пуассона, не совпадающих с направлениями ортогонального базиса.

По результатам исследования опубликована работа [4] (со ссылкой на HybriLIT) в журнале ACS Journal of Physical Chemistry C (IF=4.267).

  • Сэмплирование ККП интерметаллических ScPt, ScPd соединений (работы выполняются совместно с Университетом г. Генуи, Италия, Миланским университетом, Италий, Фрайбергской горной академией, Германия)

Завершены работы по моделирования ККП вновь синтезированных Sc-Pd интерметаллидов, начатые в 2018 году. По полученным результатам опубликовано 2 статьи (со ссылкой на HybriLIT). В работе [5], опубликованной в журнале ACS Chemistry of Materials (IF=9.943), с использование сгенерированных наборов атомарных конфигураций удалось описать характерное уширение пиков электронных плотностей, наблюдаемой при рентгеноструктурном анализе образцов. В рамках другого исследования [6] (опубликовано в сборнике AIP Conference Proceedings по материалам конференции ОМУС-2019) результаты, полученные при квантовомеханической оптимизации сгенерированных наборов структур, использовались в качестве обучающего набора модели машинного обучения, нацеленной на предсказание термодинамических свойств (энтальпии образования) интерметаллидов с соответствующим разупорядочением каркаса.

В 2020 году планируется расширение составов изучаемых интерметаллидов (дополнительно будут изучены Sc-Ir и Sc-Rh) и подготовка научной статьи.

Литературные источники

[1]          N.V. Proskurnina, V.I. Voronin, G.S. Shekhtman, L.N. Maskaeva, N.A. Kabanova, A.A. Kabanov, V.A. Blatov, Ionic Conductivity in Ti-Doped KFeO2: Experiment and Mathematical Modeling, J. Phys. Chem. C. 121 (2017) 21128–21135. doi:10.1021/acs.jpcc.7b05164.

[2]          R.A. Eremin, P.N. Zolotarev, A.A. Golov, N.A. Nekrasova, T. Leisegang, Ionic Transport in Doped Solid Electrolytes by Means of DFT Modeling and ML Approaches: A Case Study of Ti-Doped KFeO2, J. Phys. Chem. C. 123 (2019) 29533–29542. doi:10.1021/acs.jpcc.9b07535.

[3]          P.N. Zolotarev, A.A. Golov, N.A. Nekrasova, R.A. Eremin, Topological analysis of procrystal electron densities as a tool for computational modeling of solid electrolytes : A case study of known and promising potassium conductors, AIP Conf. Proc. 2163 (2019) 020007.

[4]          E. V. Alexandrov, A. V. Goltsev, R.A. Eremin, V.A. Blatov, Anisotropy of Elastic Properties of Metal–Organic Frameworks and the Breathing Phenomenon, J. Phys. Chem. C. 123 (2019) 24651–24658. doi:10.1021/acs.jpcc.9b08434.

[5]          P. Solokha, R.A. Eremin, T. Leisegang, D.M. Proserpio, T. Akhmetshina, A. Gurskaya, A. Saccone, S. De Negri, New Quasicrystal Approximant in the Sc–Pd System: From Topological Data Mining to the Bench, Chem. Mater. 32 (2020) 1064–1079. doi:10.1021/acs.chemmater.9b03767.

[6]          R. Eremin, P. Zolotarev, T. Leisegang, P. Solokha, A machine learning approach for predicting formation enthalpy : A case study of Mackay-type approximants of icosahedral quasicrystals, AIP Conf. Proc. 2163 (2019) 020003.