Sciencemag.cz
Related Articles
Superhydridy obsahující velké množství atomů vodíku v molekule představují velmi slibnou možnost pro aplikace, jako je skladování vodíku nebo supravodivé materiály fungující i za (relativně) vysokých teplot. Jejich syntéza však vyžaduje extrémně vysoké tlaky – řádově desítky gigapascalů (GPa) – což podstatně komplikuje řízení těchto reakcí.
Vědci proto nyní reprodukovali reakci vysokotlaké syntézy superhydridů pomocí modelu strojového učení. Tento převratný vývoj v oblasti materiálové vědy otevírá cestu k přesnému řízení přípravy superhydridů a slouží jako příklad využití strojového učení k předvídání neznámých cest chemických reakcí.
Příkladem toho, jak jsou tyto reakce náročné, je syntéza superhydridu vápníku CaH6. Trvalo 10 let, než se podařilo uvést teorii do souladu s realitou a ověřit, zda molekula má původně navrženou strukturu. Vzhledem k tomu, že konvenční analytické techniky jsou za vysokého tlaku omezené, bylo nedostatečné pochopení reakčních procesů hlavní překážkou při vývoji superhydridů.
Ryuhei Sato z University of Tokyo, Shin-ichi Orimo a Hao Li (Tohoku University) a Chris Pickard (University of Cambridge) navrhli model strojového učení vytrénovaný na existujících datech (výpočty podle základních principů) pro vodík a známé hydridy vápníku.
Simulace pomocí tohoto modelu odhalily jedinečnou reakční cestu, při níž se povrch hydridu vápenatého (CaH2) taví, pak za vysoké teploty a tlaku absorbuje molekuly vodíku a nakonec ztuhne na objemný superhydrid vápenatý (CaH4).
Reakční dráha objasněná touto prací – tání povrchu pod tlakem a molekulární interakce, následované absorpcí vodíku a tuhnutím – představuje běžný mechanismus ve vysokotlaké vodíkové chemii. Prohlubuje naše chápání vysokotlakých fyzikálně-chemických procesů a zdůrazňuje úlohu snadno vypočitatelných materiálových vlastností (např. bodů tání) při určování reakčních podmínek. Tyto poznatky mohou přispět ke strategiím syntézy superhydridů, které výrazně usnadní jejich vývoj.
Ryuhei Sato et al, Surface melting–driven hydrogen absorption for high-pressure polyhydride synthesis, Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2413480122
Zdroj: Tohoku University / Phys.org, přeloženo / zkráceno
Poznámka: Vznik CaH6 z CaH4 už průvodní tisková zpráva nijak nepopisuje.
