Onderzoekers van de Universiteit van Liverpool hebben een computergestuurde strategie ontwikkeld die heeft geleid tot de ontdekking van twee nieuwe materialen in het laboratorium.

In een paper gepubliceerd in Natuur , onderzoekers beschrijven een algoritme dat gebruikmaakt van chemisch begrip van de structuren van bekende materialen om te suggereren welke nieuwe combinaties van atomen een nieuw materiaal zullen creëren dat stabiel is en kan worden gesynthetiseerd. De onderzoekers waren vervolgens in staat om twee nieuwe materialen in het laboratorium te creëren door experimentele synthese op basis van computerberekeningen.

Het ontdekken van nieuwe materialen is een langzaam en intensief proces geweest, aangezien er miljoenen mogelijke combinaties van moleculen en atomen zijn. Welke combinaties van elementen materialen zullen vormen, wordt bepaald door de structuur die het materiaal aanneemt (de rangschikking van de atomen in de ruimte), wat op zijn beurt weer afhangt van welke elementen erbij betrokken zijn, en hoeveel van elk type. De uitdaging is om die combinaties te vinden die stabiel en potentieel synthetisch zijn uit de miljoenen die worden gecreëerd.

Grote uitdaging

Liverpool Materials Chemicus, Professor Matt Rosseinsky, zei:"Begrijpen welke atomen zullen combineren om nieuwe materialen te vormen uit de enorme ruimte van mogelijke kandidaten, is een van de grote wetenschappelijke uitdagingen, en het oplossen ervan zal opwindende wetenschappelijke mogelijkheden openen die tot belangrijke eigenschappen kunnen leiden.

"De belangrijkste stap in dit onderzoek was het vermogen om grote aantallen echt representatieve structuren te genereren die konden worden gebruikt om te beoordelen welke elementcombinaties stabiel waren, die de ruimte die experimenteel moest worden verkend enorm verkleinde - zoals het hebben van een kaart met iemands adres, in plaats van te weten dat ze ergens in Londen wonen."

"Een van de belangrijkste toekomstige uitdagingen bij het ontdekken van materialen is het combineren van de voorspelling van samenstelling en structuur met voorspelling van eigenschappen. Onze collega's in Liverpool, binnen hetzelfde door EPSRC gefinancierde project, hebben hier onlangs een belangrijke vooruitgang gemeld, ook in Natuur ."

De ontwikkeling van nieuwe materialen vormt de kern van veel van de wetenschappelijke, technologische en industriële uitdagingen vandaag en in de toekomst, bijvoorbeeld het maken van geavanceerde materialen voor energieopwekking en -opslag.

Het artikel 'Accelerated discovery of two crystal structure types in a complex anorganic phase field' is gepubliceerd in: Natuur .