Un grupo de científicos de Skoltech utilizó métodos de aprendizaje automático (ML) para predecir materiales superduros en función de su estructura cristalina.

La investigación fue publicada en el Revista de física aplicada .

Los materiales superduros han atraído recientemente un creciente interés en la investigación debido a sus posibles implicaciones para industrias que van desde la producción de petróleo hasta la fabricación de alta tecnología. Un material superduro tiene dos características cruciales, dureza y tenacidad a la fractura, que representan su resistencia a la deformación y propagación de grietas, respectivamente.

Los materiales con propiedades que se ajusten a los requisitos específicos de la industria se pueden encontrar computacionalmente utilizando métodos avanzados de ciencia de materiales computacionales respaldados por un buen modelo teórico para calcular las propiedades deseadas para materiales superduros.

Efim Mazhnik, un doctorado estudiante en el Centro Skoltech de Ciencia y Tecnología de la Energía (Laboratorio de Descubrimiento de Materiales Computacionales), guiado por Skoltech y el profesor de MIPT Artem R. Oganov, logró construir un modelo de este tipo utilizando redes neuronales convolucionales (CNN) en gráficos, un método ML que permite predecir las propiedades de un material a partir de su estructura cristalina. Usando un conjunto de materiales con propiedades conocidas, puede enseñarle a CNN a calcular esas propiedades para estructuras previamente desconocidas.

"Ante la falta de datos experimentales sobre dureza y tenacidad a la fractura para entrenar adecuadamente los modelos, recurrimos a datos más abundantes sobre módulos elásticos y predecimos sus valores para obtener las propiedades buscadas utilizando el modelo físico que habíamos creado anteriormente, "dice Efim Mazhnik.

"En este estudio, aplicamos métodos ML para calcular la dureza y la tenacidad a la fractura por más de 120, 000 estructuras cristalinas, tanto conocidos como hipotéticos, la mayoría de los cuales nunca se han explorado en términos de estas propiedades. Si bien nuestro modelo confirma que el diamante es el material más duro conocido, sugiere la existencia de varias docenas de otros materiales potencialmente muy duros o superduros, "dice Artem Oganov.