Новий метод у 4000 разів швидше прогнозує забруднення повітря

Новий високоточний метод моделювання наночастинок значно прискорює прогнозування забруднення повітря і допомагає зменшити його вплив на здоров’я.

Згідно з дослідженням, опублікованим у Journal of Computational Physics (2025), команда британських учених із Единбурзького та Варвікського університетів створила ефективний алгоритм для моделювання руху наночастинок, що містяться у забрудненому повітрі. Ці частинки, за словами дослідників, мають здатність проникати у найглибші ділянки легень, оскільки оминають природні захисні бар’єри організму. Вони викликають хронічні захворювання, серед яких – рак, інсульт і серцево-судинні розлади.

У центрі нового підходу – удосконалений розрахунок сили опору, яка визначає динаміку наночастинок у турбулентному середовищі. «Наш метод дозволяє нам набагато ефективніше моделювати їхню поведінку в складних потоках», — пояснює головний автор, д-р Джордж Татсіос. Метод дозволяє прискорити розрахунки в 4000 разів порівняно з традиційними підходами, що відкриває шлях до швидкого моніторингу забруднення в реальному часі.

Інновація ґрунтується на математичній моделі затухання повітряної турбулентності навколо наночастинок, що дає змогу обмежити зону розрахунків без втрати точності. Це радикально зменшує потребу в обчислювальних ресурсах і дозволяє фокусувати моделювання лише на ключових ділянках. «Цей підхід може відкрити нові рівні точності в моделюванні руху токсичних частинок у повітрі — від вулиць міста до легенів людини», — зазначає професор Дункан Локербі.

Крім прогнозування забруднення, нова технологія стане в пригоді в інших галузях, зокрема у фармакології та розробці нанотехнологічних систем доставки ліків. Високоточне моделювання дозволить інженерам і лікарям детальніше передбачати поведінку наночастинок у біологічному середовищі, що відкриває нові перспективи для медицини і екології.