
Стали известны результаты конкурса проектов 2018 года, которые получают грантовую поддержку Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными. Гранты по этой программе выделяются на три года в размере 3-5 млн. рублей в год с возможным продлением срока выполнения проекта на один или два года. Заявка Евгения под номером 18-73-10116 вошла в число победителей в направлении «Переход к передовым цифровым, интеллектуальным производственным технологиям, роботизированным системам, новым материалам и способам конструирования, создание систем обработки больших объемов данных, машинного обучения и искусственного интеллекта».
Проект МНИЦТМ «Методы топологического дизайна координационных полимеров» посвящен развитию методов эвристического автоматизированного анализа данных о строении кристаллических веществ, разработке баз знаний о свойствах материалов, прогнозированию структуры и свойств новых координационных полимеров и их синтезу.
Евгений рассказал, какие методы будут разрабатываться в проекте, и каких результатов учёные достигнут в дизайне полимеров с их помощью. В первую очередь, это методы анализа и предсказания состава, структуры и свойств материалов на основе использования баз знаний, позволяющие производить быстрый поиск оптимальных решений для практических приложений среди имеющихся материалов, свойства которых еще не изучены, и новых материалов, существование которых может быть открыто в рамках обнаруженных корреляций. Во-вторых, методы на основе теории функционала плотности, позволяющие за приемлемое время с приемлемой точностью осуществлять прогноз свойств для ограниченных выборок материалов. «Разрабатываемые методы и система обработки больших объемов кристаллоструктурных данных, основанные на элементах искусственного интеллекта (базы знаний и экспертная система для кристаллических веществ), – комментирует Евгений Александров, – позволят осуществить переход в химии координационных полимеров к передовым интеллектуальным технологиям получения новых функциональных материалов с заданными свойствами».
В выполнении работ по проекту задействованы три кандидата наук, один старший преподаватель, два аспиранта и два студента. Евгений Александров будет осуществлять общее руководство проектом, а также займётся созданием ряда баз данных: базы данных координационных полимеров, диспергируемых в наночастицы, наностержни, нанотрубки и наночешуйки, и базы данных координационных полимеров, склонных к структурным превращениям в одном монокристалле. Им же будет осуществляться разработка химико-топологической модели декомпозиции полимерных мотивов, и установление топологических взаимосвязей и возможных путей структурных трансформаций между изотипными, изомерными и полиморфными формами координационных полимеров. Андрей Голов займётся созданием многоуровневой топологической модели самосборки полимерных мотивов и предсказанием возможности получения новых координационных полимеров. Альбина Гурская будет рассчитывать и анализировать электронные структуры координационных полимеров, а также формировать базу данных проводников первого рода среди координационных полимеров и составлять списки веществ, предположительно обладающих электронной проводимостью. Виктор Парфенов будет осуществлять синтез и устанавливать структуры образцов впервые синтезированных кристаллов координационных полимеров, которые потенциально обладают практически значимыми свойствами. Другие участники коллектива будут пополнять базы знаний корреляциями между электронными характеристиками, структурными дескрипторами и электропроводящими свойствами координационных полимеров и создадут базу данных проводников второго рода (протонные и катионные) среди координационных полимеров, составят списки веществ, предположительно обладающих ионной проводимостью, рассчитают стабильности возможных новых координационных полимеров и нанообъектов.
План работ также предполагает развитие широкого сотрудничества с рядом известных в мире ученых. Так, работа по поиску практических приложений топологической теории атомов в молекулах (Бейдера) начата в сотрудничестве с д.х.н. Корлюковым А. А. в ИНЭОС РАН и будет продолжена на новых примерах в рамках данного проекта. Экспериментальная проверка спрогнозированной диспергируемости систем 3-periodic(bulk)➝2D(nano),1D(nano),0D(nano) станет продолжением работы, начатой в сотрудничестве с профессором L. Carlucci и профессором Давиде Прозерпио в Миланском университете на системах 2-periodic(bulk)➝2D(nano). Совместно с доктором Huadong Guo из Педагогического университета г. Чанчунь (Китай) будут продолжены совместные исследования структурообразования координационных полимеров с поликарбоксилатными и имидазолатными лигандами.
«По результатам выполнения работ мы надеемся получить новые материалы для самарской индустрии, – добавляет Евгений Александров. – Полученные образцы кристаллов будут обладать хорошей химической и механической стабильностью, а также отличаться высокой доступностью и простотой синтеза. Предсказанные свойства будут позволять использовать полученные материалы для электрических, фотоэлектрических и оптоэлектронных приложений. В частности, фотоэлектрический эффект используется в солнечных элементах для независимого питания электрической энергией объектов инфраструктуры и создания автономных аппаратов, таких как спутники, роботы, транспортные средства. Оптоэлектроника используется в отображении, хранении, передаче и обработке информации. Применение оптических сигналов позволяет увеличить скорость и безопасность передачи и обработки информации. Электропроводные координационные полимеры также важны для создания и совершенствования электронных устройств, сенсоров и детекторов, топливных элементов, батарей и катализаторов».
Интерес к результатам уже проявил ряд индустриальных и научных партнеров, такие как ООО НТФ БАКС и Институт инновационного развития СамГМУ.