Forskere udvikler computerstyret strategi for at fremskynde materialeopdagelse

Forskere ved University of Liverpool har udviklet en computerstyret strategi, der førte til opdagelsen af ​​to nye materialer i laboratoriet.

I et blad udgivet i Natur , forskere beskriver en algoritme, der bruger kemisk forståelse af strukturerne af kendte materialer til at foreslå, hvilke nye kombinationer af atomer, der vil skabe et nyt materiale, der er stabilt og kan syntetiseres. Forskerne var derefter i stand til at skabe to nye materialer i laboratoriet ved eksperimentel syntese styret af computerberegningerne.

At opdage nye materialer har været en langsom og intensiv proces, da der er millioner af mulige kombinationer af molekyler og atomer. Præcis hvilke kombinationer af elementer, der vil danne materialer, styres af den struktur, materialet antager (arrangementet af atomerne i rummet), hvilket igen afhænger af hvilke elementer der er involveret, og hvor mange af hver type. Udfordringen er at finde de kombinationer, der er stabile og potentielt syntetiserbare fra de millioner, der skabes.

Stor udfordring

Liverpool Materials Chemist, Professor Matt Roseinsky, sagde:"Det er en af ​​de store videnskabelige udfordringer at forstå, hvilke atomer der vil kombineres for at danne nye materialer fra det store rum af mulige kandidater, og at løse det vil åbne spændende videnskabelige muligheder, der kan føre til vigtige egenskaber.

"Nøgletrinet i denne forskning var evnen til at generere et stort antal repræsentative strukturer, der kunne bruges til at vurdere, hvilke elementkombinationer der var stabile, hvilket i høj grad indsnævrede det rum, der skulle udforskes eksperimentelt – som at have et kort med nogens adresse, i stedet for at vide, at de bor i London et eller andet sted."

"En af de største fremtidige udfordringer inden for materialeopdagelse er at kombinere forudsigelse af sammensætning og struktur med forudsigelse af egenskaber. Vores kolleger i Liverpool, inden for det samme EPSRC-finansierede projekt, har for nylig rapporteret et vigtigt fremskridt her, også i Natur ."

Udviklingen af ​​nye materialer er kernen i mange af de videnskabelige, teknologiske og industrielle udfordringer i dag og i fremtiden, for eksempel at skabe avancerede materialer til energiproduktion og -lagring.

Artiklen 'Accelereret opdagelse af to krystalstrukturtyper i et komplekst uorganisk fasefelt' er udgivet i Natur .