🔬 Uma IA encontra, em 5,5 milhões de materiais, aqueles com propriedades eletrônicas fora do comum

Usando inteligência artificial, uma pesquisa realizada com 5,5 milhões de compostos identificou centenas de superfícies capazes de reter seus elétrons com muita ou pouca intensidade. Isso permite compreender o interesse que esse resultado pode ter para a eletrônica e as baterias do futuro.

Para entender a importância desse resultado, é preciso observar o que acontece na superfície de um material. Um elétron nem sempre consegue deixá-la facilmente. É necessário fornecer-lhe uma certa quantidade de energia. Ela depende, entre outros fatores, do material e da maneira como seus átomos estão dispostos na superfície.

Um valor baixo facilita a saída dos elétrons. Um valor alto os retém mais. Essa propriedade está presente em muitos componentes eletrônicos, em alguns sistemas de conversão de energia e em reações químicas que utilizam superfícies. Encontrar materiais situados nos extremos pode, portanto, abrir caminhos para a criação de novos dispositivos.

Testar milhões de candidatos com os métodos de cálculo mais precisos, no entanto, exigiria muitos recursos computacionais. Jun Meng e seus colegas trabalharam, portanto, em etapas. O sistema começa com um modelo rápido de IA baseado em aprendizado de máquina e reserva os cálculos físicos mais caros para os candidatos que merecem uma verificação mais aprofundada.

O modelo também leva em conta seu nível de incerteza. Na prática, uma previsão considerada pouco confiável pode ser verificada com um método mais preciso, em vez de ser aceita como está. Os pesquisadores aplicaram essa triagem a 5,5 milhões de compostos provenientes dos bancos de dados GNoME e Alexandria.

A triagem identificou 209 superfícies cuja função trabalho é inferior a 2,0 elétron-volts. Elas correspondem a 136 materiais distintos. No outro extremo, 227 superfícies ultrapassam 6,0 elétron-volts, abrangendo 172 materiais.

Alguns resultados seguem tendências químicas já conhecidas. Por exemplo, superfícies terminadas em metais alcalinos ou alcalino-terrosos aparecem frequentemente entre aquelas que liberam seus elétrons com mais facilidade. Mais interessante: a análise também identificou combinações menos habituais, especialmente superfícies ricas em lantanídeos entre os valores particularmente baixos.

A próxima etapa consiste em examinar experimentalmente os candidatos mais promissores. Sua estabilidade, fabricação e comportamento real deverão ser verificados. O trabalho dos pesquisadores fornece sobretudo um método para reduzir rapidamente uma lista de vários milhões de possibilidades antes de dedicar experimentos e cálculos pesados a alguns materiais.