Используя искусственные нейронные сети, ученые из Бохума и Вены изучили атомные взаимодействия молекул воды. На основе полученных результатов удалось объяснить, почему лед тает, а вода достигает максимальной плотности при температуре четыре градуса Цельсия.
Недавно разработанный метод (основанный исключительно на компьютерном моделировании) по точности не уступает расчетам с использованием квантовой механики и составляет 100.в 000 раз быстрее.
Команда в составе доктора Йорга Белера из Рурского университета Бохума и доктора Кристофера Деллаго из Венского университета описала методы и результаты работы в журнале Proceedings of National Academy of Sciences.
Вода обладает рядом свойств, которые мы не можем понять только благодаря ее химическому составу.
Она достигает максимальной плотности при четырех градусах Цельсия, что позволяет льду плавать на воде. Примечательно и то, что такая маленькая молекула, как вода, сохраняет жидкое состояние при комнатной температуре, а не переходит в газообразную форму.
При изменении температуры воды от более высокой (слева) к более низкой (справа) расстояние (показано синим) от центральной молекулы (показано зеленым) уменьшается. © Tobias Morawietz/Университет Вены
"Таким образом, мы можем проводить компьютерные симуляции, которые были бы невозможны при использовании обычных квантово-механических методов, поскольку вычислительные усилия были бы слишком велики даже для суперкомпьютеров", — говорит руководитель независимой группы молодых ученых кафедры теоретической химии Бохума.
Доктор Тобиас Мораветц впервые применил этот метод для анализа свойств воды в своей докторской диссертации. Дальнейшее применение методов может значительно расширить наши знания о молекулах.
