На Урале ученые усовершенствовали модель для выращивания кристаллов

Ученые Уральского федерального университета (УрФУ) добавили новые параметры в математическую модель для выращивания кристаллов заданной формы, размера и с необходимыми свойствами. В дальнейшем модель можно применять для получения драгоценных камней, формирования свойств высокопрочных сталей, в биомедицинских приложениях и так далее.

"Группа исследователей УрФУ расширила математическую модель для выращивания кристаллов. В модели можно задавать параметры (например, количество зародышей, их размер или то, как они будут распределяться в системе) и таким образом выращивать кристаллы заданной формы, размера и с необходимыми свойствами. Это крайне полезно в решении прикладных задач: в биологии, промышленности, материаловедении", - сообщили в пресс-службе Министерства науки и высшего образования РФ.

В получении кристаллов в лабораторных условиях выделяют три стадии. Начальная - когда образуется большое количество жизнеспособных ядер небольших размеров, расположенных далеко друг от друга. Вторая - промежуточная стадия - это, по сути, процесс роста кристалла. Заключительная стадия наступает, когда ядра достигают макроскопических размеров, и процесс зарождения новых частиц останавливается, иными словами, кристаллы практически не растут.

Уральские математики рассчитали рост кристаллов для промежуточной стадии. По словам руководителя проекта Дмитрия Александрова, новые формулы обобщают произвольные законы роста кристаллов, их произвольное начальное распределение в системе и другие показатели. Кроме того, ученые нашли одну из главных характеристик процесса - функцию распределения частиц по размерам в зависимости от момента времени, что позволяет определить, сколько кристаллов конкретного размера существует в системе в каждый момент времени.

Полученная модель, по данным пресс-службы, найдет применение, например, для выращивания синтетических драгоценных камней, преобразователей света для установки управляемого термоядерного синтеза, для формирования требуемых свойств высокопрочных сталей. Кроме того, модель можно использовать в биомедицинских приложениях - при синтезе инсулина, гемоглобина или белков.