Новая силовая модель PHAST 2.0 упростит очистку воды и переработку отходов

Ученые из Университета Северной Каролины разработали компьютерную силовую модель PHAST 2.0, которая значительно упрощает создание металло-органических каркасов (MOF) для разделения веществ. Эта технология может снизить стоимость таких важных процессов, как опреснение воды, осушение воздуха и переработка ядерных отходов.

Металло-органические каркасы — это сетчатые материалы из атомов углерода и металлов, которые пропускают газы или жидкости. Добавляя различные химические группы, можно заставить нужное вещество «прилипать» к каркасу, а затем высвобождать его. Сегодня процессы разделения составляют 10-15% мирового энергопотребления.

Брайан Спейс, руководитель исследования, объясняет: «Очень сложно найти материал, который находится в «золотой середине» — захватывает воду, но также высвобождает ее без огромных энергозатрат. С MOF это кажется очень возможным».

«Объем вычислений, которые нужно делать сегодня, невероятен. Мы не смогли бы это сделать без высокопроизводительных вычислений. Разработка силового поля, его тестирование, валидация и все расчеты электронной структуры... выполняются на высокопроизводительных компьютерах»

Новая модель PHAST 2.0 использует подход искусственного интеллекта, основанный на физике. Ученые обучили ИИ на наборе из 40 молекул, чье поведение было ранее изучено, а затем протестировали на сотнях тысяч взаимодействий с помощью суперкомпьютера Bridges-2.

Первым испытанием PHAST 2.0 стало моделирование разделения радиоактивного криптона и ценного ксенона в ядерных отходах. Новая модель показала значительно лучшие результаты по сравнению с предыдущими методами. Ученые планируют продолжить тестирование на более сложных задачах.

Металло-органические каркасы — это перспективные материалы, которые могут революционизировать процессы разделения в различных отраслях промышленности. Их применение может сделать более доступными технологии очистки воды в засушливых регионах и переработки опасных отходов.