ԵՊՀ–ի նյութագետները նոր սերնդի նյութեր են հայտնաբերել մարտկոցներում կիրառելու համար

ԵՊՀ երիտասարդ ֆիզիկոսների թիմը առաջարկել է մի շարք նոր նյութեր(տեսական հաշվարկների եղանակով)` էլեկտրոնային սարքերի մարտկոցներում կիրառության համար։ Հիմա այնտեղ հիմնականում կիրառվում են հեղուկ էլեկտրոլիտներ, սակայն խոշոր արտադրողներն ուզում են դրանք փոխարինել պինդ նյութերով` որպես ավելի երկարակյաց ու անվտանգ։

Բոլորս գիտենք, որ մարտկոցները բաղկացած են «պլյուս–մինուս» բևեռներից։ Մարտկոցի ներսում «վազում» են իոններ` մի բևեռից մյուսը։ Մարտկոցն աշխատում է իոնների վազքով, էլեկտրոլիտն էլ իոնների «վազքուղին» է։

Եթե մարտկոցը վնասվում է կամ դեն նետվում, հեղուկ էլեկտրոլիտը կարող է արտահոսել և աղտոտել միջավայրը, մինչև անգամ հրդեհի պատճառ դառնալ։ Պինդ նյութերը նման ռիսկեր չեն առաջացում։

Ծրագիրը ղեկավարում է ԵՊՀ–ի Ֆիզիկայի ինստիտուտի (ֆակուլտետի) Հաշվարկային նյութագիտության լաբորատորիայի վարիչ Հայկ Զաքարյանը։

Զաքարյանի լաբորատորիան զբաղվում է ոչ թե փորձարարական, այլ հաշվարկային նյութագիտությամբ, որտեղ նյութերն ուսումնասիրվում են ոչ թե իրական փորձերով, այլ քվանտային մեխանիկայի հաշվարկներով (հետագայում այլ գիտական և արտադրական թիմեր կարող են փորձել այդ նյութերը սինթեզել)։

Տարբեր հնարավոր միացությունների համար հաշվարկվում է և գնահատվում, թե որքանով են դրանք կայուն, որքանով չեն տարրալուծվում այլ նյութերի։ Հաշվարկվում է նաև նյութերի իոնային հաղորդակցությունը, այսինքն` թե ինչքան իոնային հոսանք կարող է անցնել նյութի մեկ սանտիմետրում, միլիմետրում կամ այլ միավոր երկարությունում։

Քանի որ այսօրվա մարտկոցներում հիմնականում օգտագործվում է լիթիում, Զաքարյանի թիմն ուսումնասիրում է դրա միացությունները, այդ թվում` լանտանի, բորի և քլորի հետ։ Իսկ աշխարհում ակտիվորեն հետազոտվում են նաև նատրիումի, կալիումի և այլ մետաղների հիմքով մարտկոցներ։ Որոշ սարքերում սկսել են օգտագործվել նաև պոլիմերային էլեկտրոլիտով մարտկոցներ (որտեղ պետք չէ օգտագործել համեմատաբար թանկ լիթիում)։

Նոր նյութերի հայտնաբերումը բավականին արագ է զարգանում։ 2023-ի նոյեմբերին Google-ին պատկանող Deepmind ընկերությունը արհեստական բանականության ծրագրի միջոցով հետազոտողները տասնապատիկ ավելացրել են աշխարհում հայտնի անօրգանական նյութերի քանակը` 40 հազարից 400 հազար։

«Այդուհանդերձ, մեր վերջին աշխատանքներում կանխատեսել ենք, որ կարելի է հայտնաբերել է՛լ ավելի շատ նոր նյութեր, որոնք կունենան իոնային բավարար հաղորդականություն։ Այնպես որ, արհեստական բանականությունը գիտնականներին չի վերացնի», – ասում է Զաքարյանը։

Քանի որ քվանտային–մեխանիկական հավասարումները շատ բարդ են, ուստի պահանջում են բավարար հզորության համակարգիչներ։ Վերջերս Ֆրանսիայից Հայաստան է բերվել գերհզոր համակարգիչ, սակայն դրա միացումը և կարգաբերումը կտևի երկու–երեք ամիս։ Բացի այդ, վերջերս կառավարությունը որոշել է 8 միլիոն դոլարով գնել և ԵՊՀ–ում տեղադրել ևս մեկ գերհամակարգիչ` արհեստական բանականության ուսումնասիրությունների համար։

Քանի դեռ այդ սարքերը աշխատանքային ռեժիմում չեն, Զաքարյանի թիմը հաշվարկների համար օգտագործում է ինչպես ԵՊՀ-ում, այնպես էլ առհասարակ Հայաստանում առկա հզոր համակարգիչները։ Բացի այդ, լաբորատորիայում գործող դրամաշնորհների միջոցներով Զաքարյանը պատրաստվում է գնել սերվեր։

«Որքան հզոր ռեսուրս ունես, այնքան բարդ խնդիրներ կարող ես լուծել։ Թվում է` այնքան պարզ ճշմարտություն է, որ ասելու կարիք էլ չկա, բայց այն գրեթե ամեն անգամ պետք է ապացուցել պետական մարմիններին։ Առանց նորագույն սարքերի հնարավոր չէ պահանջել նորագույն արդյունքներ», – հավելում է Հայկը։

Ծրագրում զգալի է ռուսաստանցի հայազգի գիտնական Արտյոմ Օգանովի ներդրումը։ Անվանի ֆիզիկոս–տեսաբանը մի քանի տարի իր մոտ է հրավիրում (Սկոլկովոյի հետազոտական կենտրոն) հայաստանցի ասպիրանտներին` համաֆինանսավորելով նրանց կրթաթոշակը։ Ասպիրանտուրայում սովորելու տարիներին նրա մոտ վերապատրաստվել է նաև Հայկ Զաքարյանը։

Ասպիրանտուրան ավարտելուց հետո` 2020 թվականին, Հայկը դրամաշնորհ էր շահել ՀՀ Բարձրագույն կրթության և գիտության կոմիտեից` լաբորատորիաների մեկնարկի ծրագրով, իսկ 2023-ին լաբորատարիաների ամրապնդման համար ստացել հաջորդ դրամաշնորհը։ Երկու ծրագրում էլ Օգանովը հանդես է գալիս որպես արտասահմանյան խորհրդատու։

Հավելենք, որ Հայկ Զաքարյանի ղեկավարած «Հաշվարկային նյութագիտության լաբորատորիան» գործում է ԵՊՀ ֆիզիկայի ինստիտուտի (ֆակուլտետի) «Կիսահաղորդիչային սարքերի և նանոտեխնոլոգիաների» կենտրոնում, իսկ անձնակազմում ընդգրկված է երկու գիտությունների թեկնածու, մեկ ասպիրանտ, մեկ մագիստրոս ու երկու բակալավրիատի ուսանող։