Дизайн новых материалов — это революция в материаловедении, в физике и в химии. До недавнего времени материалы открывались методом проб и ошибок или с помощью каких-то счастливых происшествий. Надеяться на такие способы легкомысленно, если мы хотим открывать материалы, которые обладают нужными для нас свойствами, и открывать их систематически и быстро. В этой связи интересна возможность прогнозирования новых материалов на компьютере. Данный курс будет посвящен именно этому. Основной акцент уделяется методам предсказания с помощью компьютера различных типов материалов для практических применений, а также новых типов химических веществ и вещества планетных недр. Все эти темы в совокупности опираются на одно и то же — на революционные методы прогнозирования состояния вещества только с помощью компьютера.
Лекция №7. Квазикристаллы
Квазикристаллы — что это? Это упорядоченные вещества, вещества, обладающие дальним порядком, но при этом не обладающие трансляционной симметрией. Что это значит? В кристаллах можно выделить маленький параллелепипед микроскопических размеров, нанометровых размеров, который бесконечно много, или очень много раз, фактически бесконечно много раз повторяется в трех измерениях, и этим повторением заполняет полностью пространство. Таким образом, структура кристалла может полностью быть описана структурой, положением атомов и размерами этого маленького «ящичка». Математические основы строения веществаМатематические основы строения веществаМатериаловед Валентин Крапошин о квазикристаллах, четвертом измерении и трехмерной сфере в описании строения вещества. В квазикристаллах этого нет.
Лекция №8. Полимеры и биополимеры
Полимеры — это удивительный, уникальный класс химических веществ, которые можно с некоторой долей справедливости назвать венцом эволюции неживого мира, потому что это класс веществ, который породил жизнь. Это вещества, которые обладают поразительным разнообразием, изменчивостью физических свойств, структуры и химического состава. К полимерам принадлежат не только такие вещества как пластик, но и белки, из которых мы состоим, полисахариды типа целлюлозы, ДНК и РНК, которые программируют наследственность в живом мире. Это неживая материя, которая получила способность самовоспроизводиться, размножаться, передавать информацию и реплицировать себя именно благодаря способности полимеров быть изменчивыми.
