Специалисты из Института теоретической физики имени Л. Д. Ландау РАН и НИУ «Высшая школа экономики» разработали новаторский подход, позволяющий детально исследовать процессы перехода вещества из одного состояния в другое. Это открытие имеет огромное значение как для фундаментальной науки, так и для создания передовых материалов, а именно сплавов с эффектом памяти формы, используемых в робототехнике, микроэлектронике и даже в космических технологиях.
Ранее ученые могли лишь констатировать факт трансформаций: таяние льда или кипение воды. Теперь же исследователи смогли не только зафиксировать переход, но и проанализировать внутреннее состояние системы в критический момент.
Суть метода заключается в математическом «замораживании» системы в точке фазового перехода, когда одновременно существуют лед и вода. Для этого использовали мощный суперкомпьютер НИУ ВШЭ cHARISMa. Учены создали тысячи цифровых копий системы, каждая из которых застыла в уникальном состоянии этого превращения. Такой подход позволил получить большое количество данных о поведении в критической точке.
Ключевым этапом работы стало применение методов глубокого машинного обучения. Алгоритм обучили распознавать не только отдельные фазы — воду или лед — но и их смесь, что позволило детализировать саму критическую точку.
Исследование открывает возможности для проектирования новых материалов с управляемыми свойствами, например, сплавов с эффектом памяти формы, полимеров и функциональных покрытий, которые способны изменять структуру и характеристики под действием температуры, давления или электрического поля.
