Los investigadores de Skoltech han ofrecido una solución al problema de buscar materiales con las propiedades requeridas entre todas las posibles combinaciones de elementos químicos. Estas combinaciones son virtualmente infinitas, y cada uno tiene una multitud infinita de posibles estructuras cristalinas; no es factible probarlos todos y elegir la mejor opción (por ejemplo, el compuesto más duro) ya sea en un experimento o in silico. El método computacional desarrollado por el profesor de Skoltech Artem R. Oganov y su Ph.D. El estudiante Zahed Allahyari resuelve este importante problema de la ciencia de los materiales teóricos. Oganov y Allahyari presentaron su método en el código MendS (significa Búsqueda Mendeleviana) y lo probaron en materiales superduros y magnéticos.

"En 2006, Desarrollamos un algoritmo que puede predecir la estructura cristalina de una determinada combinación fija de elementos químicos. Luego aumentamos sus poderes de predicción enseñándole a trabajar sin una combinación específica, por lo que un cálculo le proporcionaría todos los compuestos estables de elementos dados y sus respectivas estructuras cristalinas. El nuevo método aborda una tarea mucho más ambiciosa:aquí, no elegimos un compuesto preciso ni elementos químicos específicos, sino que buscamos en todas las combinaciones posibles de todos los elementos químicos, teniendo en cuenta todas las posibles estructuras cristalinas, y encontrar aquellos que tengan las propiedades necesarias (por ejemplo, mayor dureza o mayor magnetización) ", dice Artem Oganov, Profesor Skoltech y MIPT, Miembro de la Royal Society of Chemistry y miembro de la Academia Europaea.

Los investigadores primero determinaron que era posible construir un espacio químico abstracto para que los compuestos que estarían cerca unos de otros en este espacio tuvieran propiedades similares. Por lo tanto, todos los materiales con propiedades peculiares (por ejemplo, materiales superduros) se agruparán en ciertas áreas, y los algoritmos evolutivos serán particularmente efectivos para encontrar el mejor material. El algoritmo de búsqueda mendeleviano se ejecuta a través de una doble búsqueda evolutiva:para cada punto en el espacio químico, busca la mejor estructura cristalina, y al mismo tiempo, estos compuestos encontrados compiten entre sí, aparearse y mutar en una selección natural de la mejor.

Para probar la eficacia del nuevo método, los científicos le dieron a su máquina la tarea de encontrar la composición y estructura del material más duro. Su algoritmo devolvió diamante, lo que convierte la búsqueda de materiales más duros que el diamante en un callejón sin salida. Es más, el algoritmo también predijo varias docenas de fases duras y superdura, incluyendo la mayoría de los materiales ya conocidos y varios completamente nuevos.

Este método puede acelerar la búsqueda de materiales récord y marcar el comienzo de nuevos avances tecnológicos. Equipado con estos materiales, los científicos pueden crear nuevas tecnologías o aumentar la eficiencia y disponibilidad de las antiguas.