Суперкомпьютер помог в создании материалов с регулируемыми прозрачностью и цветом

Если вам доведётся лететь на Боинг-787, то вы наверняка обратите внимание на иллюминаторы лайнера с регулируемой прозрачностью. Эти иллюминаторы выполнены из электрохромного стекла. Если на такое стекло подать небольшое напряжение, в нём начнут происходить обратимые химические реакции, которые изменят его прозрачность. На этом принципе также пытались создать экраны для электронных книжек (букридеров), но с появлением планшетов и смартфонов тема заглохла. Другое дело строительство и военные. Стёкла с регулируемыми прозрачностью и цветом найдут применение в остеклении фасадов и в камуфляже. Также они востребованы в экипировке пилотов боевых самолётов, позволяя защитить глаза лётчиков от слепящего солнца во время выполнения головоломных манёвров. Но это всё лирика. Ниже пойдёт речь о компьютерной составляющей изобретения ? о безусловной помощи суперкомпьютеров при поиске нужных химических формул электрохромных материалов.

Группа исследователей из Технологического института Джорджии (Georgia Tech) несколько последних лет параллельно с поиском новых химических соединений создаёт и совершенствует компьютерную модель разрабатываемых материалов. Это анодно окрашиваемые электрохромные соединения (anodically coloring electrochromes, ACEs). Цвет материала меняется при подаче напряжения вследствие окислительно-восстановительных реакций. Проблема только в том, что до сих пор учёные не могли добиться от ACE-материалов полной прозрачности. При переходе в режим прозрачности стекло всегда оставалось синего оттенка. Для визиров пилотов это недопустимо, хотя в иных случаях цветной оттенок помехой не считался. Эта проблема усугублялась тем, что в электрохромном процессе возникают катион-радикальные реакции, о явлении которых наука знает пока не очень много. Как результат, цвета и прозрачность плохо поддаются осознанному регулированию ? всегда присутствует элемент случайности, что тоже недопустимо, как минимум, для военного применения технологии.

В процессе экспериментов выяснилось, что материалы с точно регулируемым цветом и полной прозрачностью существуют. Учёные создали строение как минимум четырёх молекул с материалами двух ярко-зелёных оттенков, красным и жёлтым. Смешение материалов дало структуру с переходом от кристальной прозрачности до полной непрозрачности. Ключевую роль в появлении новых формул сыграла компьютерная модель и суперкомпьютер Comet центра в Сан-Диего (San Diego Supercomputer Center, SDSC). Дело в том, что все четыре молекулы с такими разными характеристиками отличались буквально по положению одного-единственного атома. Экспериментально нужную формулу вывести было практически невозможно. Моделирование помогло найти ту необходимую комбинацию, которая, возможно, толкнёт науку об электрохромных материалах далеко вперёд.

Источник:

Источник: servernews.ru

Комментарии: