Búsqueda de materiales de plomo con propiedades específicas. Los investigadores han desarrollado un flujo de trabajo que incorpora inteligencia artificial para guiar el descubrimiento de una nueva estructura cerámica con una conductividad térmica particularmente baja. Como explican en el diario Angewandte Chemie , el material tiene una estructura cuasicristalina inusual, potencialmente allanando el camino para nuevos materiales termoeléctricos y termoeléctricos.

Las cerámicas con baja conductividad térmica se buscan constantemente para revestimientos de protección térmica o aplicaciones termoeléctricas. En otras palabras, para generar corriente a partir del calor. Matthew J. Rosseinsky de la Universidad de Liverpool, REINO UNIDO, y sus colegas, tomó el grupo químico de los titanatos como punto de partida en esta búsqueda. Basado en cálculos de energía, concentraron su búsqueda en titanatos que contenían fracciones de itrio y óxidos de bario.

Para reducir los candidatos con composiciones que darían un material con una conductividad térmica potencialmente incluso menor, los investigadores recurrieron a la inteligencia artificial, entrenar modelos de aprendizaje automático con cerámicas de composición conocida y conductividad térmica conocida. Los modelos confirmaron su decisión original basada en el conocimiento de limitarse a titanatos de bario-itrio.

Los resultados de la IA también mostraron que la composición puede tener un mayor impacto en la conductividad térmica. "Esto nos llevó a preferir una de las dos regiones de composición identificadas por los cálculos de energía para el trabajo experimental, "Rosseinsky dice. Por lo tanto, los investigadores sintetizaron un nuevo óxido, aún desconocido, compuesto por diez partes de bario, seis partes de itrio, cuatro partes de titanio, y 27 partes de átomos de oxígeno.

El nuevo material resultó ser metaestable, y su estructura resultó ser particularmente sorprendente. En cristales "normales", los átomos se ordenan periódicamente. Sin embargo, en el nuevo material, el equipo observó una estructura "cuasicristalina". Los cuasicristales tienen una disposición ordenada de átomos, pero no la periodicidad tridimensional completa. Sólo cuando los cuasicristales se consideran en términos de "orden de largo alcance" se puede reconocer la periodicidad continua típica de los cristales. El equipo destacó la importancia de estos hallazgos:"Se han observado cuasicristales de óxido en las interfaces, sin embargo, el material que aquí se presenta es el primero que se ha propuesto como cuasicristal a granel ".

Se encontró que el nuevo titanato tenía una conductividad térmica más baja que casi todos los demás óxidos de metales de transición conocidos de este tipo. con un solo óxido de molibdeno con una estructura cristalina compleja dando mejores resultados. Los autores también explicaron la conductividad térmica de su material en términos teóricos, comparando el comportamiento del cuasicristal con el del vidrio. Las gafas tienen una estructura de material desordenada, y se sabe que son buenos aislantes térmicos.

El equipo enfatizó el papel de implementar un conjunto integrado de herramientas, basado en el conocimiento y la comprensión de la química, e incorporar modelos de aprendizaje automático. "Nuestro estudio muestra cómo la IA puede ayudar en la toma de decisiones para acelerar el descubrimiento, ", Dice Rosseinsky.