Институт катализа СО РАН предсказывает распределение катионов в цеолитах с ИИ
Инструмент для предсказания размещения катионов в цеолитах фожазитного типа разработали в Институте катализа СО РАН. В его основе лежит машинное обучение. Проект получил поддержку Российского научного фонда. Об этом рассказывает Атомная энергия 2.0.
Соединения X и Y повторяют структуру минерала фожазита. Это синтетические алюмосиликаты: каркас у них тетраэдрический, поры образуют разветвлённую сеть. Цеолиты X разделяют газовые смеси, в том числе при получении медицинского кислорода и чистого водорода. Цеолиты Y служат компонентом катализаторов нефтяного крекинга.
Отрицательный заряд каркаса компенсируют катионы. От того, где они находятся, зависят адсорбционные свойства: насколько избирательно материал поглощает примеси. Если распределение катионов известно, состав цеолита можно подстроить под конкретную задачу разделения газов.
Сначала в институте описали, как катионы взаимодействуют с каркасом. Затем методами молекулярного моделирования рассчитали их положение в 4000 цеолитах разного состава. На этих данных обучили модель, которая почти мгновенно выдаёт распределение катионов. Точность проверили по опубликованным экспериментальным сведениям более чем о 100 структурах.
Ведущий научный сотрудник Отдела материаловедения и функциональных материалов ИК СО РАН Иван Гренев, кандидат физико-математических наук, пояснил: модель по химическому составу почти сразу определяет, где в цеолите со структурой фожазита (FAU) расположатся катионы. По его словам, это открывает возможность масштабного скрининга перспективных сорбентов для разделения газов. Инструмент доступен всем желающим. Работа идёт на грант РНФ; в институте развивают подход многоуровневого отбора сорбентов, а следующий шаг — прогноз адсорбционных свойств материалов, включая динамические системы.
