Categories:

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.

Суперкомпьютер помог в создании материалов с регулируемыми прозрачностью и цветом

Error

Anonymous comments are disabled in this journal

default userpic

Your reply will be screened

Your IP address will be recorded