Concepto de proceso de búsqueda de superconductores:Los materiales candidatos se seleccionan de una base de datos mediante cálculos y se someten a alta presión para determinar sus propiedades superconductoras. Crédito:Instituto Nacional de Ciencia de Materiales
Un equipo de investigación conjunto NIMS-Ehime University logró descubrir nuevos materiales que exhiben superconductividad bajo alta presión utilizando enfoques de informática de materiales (MI) (técnicas de búsqueda de materiales basadas en la ciencia de datos). Este estudio demostró experimentalmente que MI permite la exploración eficiente de nuevos materiales superconductores. Los enfoques de MI pueden ser aplicables al desarrollo de varios materiales funcionales, incluidos los superconductores.
Los materiales superconductores que permiten la transmisión de electricidad a larga distancia sin pérdida de energía en ausencia de resistencia eléctrica se consideran una tecnología clave para resolver problemas ambientales y energéticos. El enfoque convencional de los investigadores que buscan nuevos materiales superconductores u otros materiales ha sido confiar en la información publicada sobre las propiedades de los materiales. como estructuras cristalinas y números de valencia, y su propia experiencia e intuición. Sin embargo, este enfoque requiere mucho tiempo, costoso y muy difícil porque requiere una síntesis extensa y exhaustiva de materiales relacionados. Como tal, Ha sido alta la demanda para el desarrollo de nuevos métodos que permitan una exploración más eficiente de nuevos materiales con propiedades deseables.
Este equipo de investigación conjunto aprovechó la base de datos AtomWork, que contiene más de 100, 000 piezas de datos sobre estructuras cristalinas inorgánicas. El equipo primero seleccionó aproximadamente 1, 500 grupos de materiales candidatos cuyos estados electrónicos podrían determinarse mediante cálculo. Luego, el equipo redujo esta lista a 27 materiales con propiedades superconductoras deseables al realizar cálculos de estado electrónicos. De estos 27, dos materiales SnBi 2 Se 4 y PbBi 2 Te 4 fueron elegidos en última instancia porque eran relativamente fáciles de sintetizar.
El equipo sintetizó estos dos materiales y confirmó que exhiben superconductividad a altas presiones utilizando un dispositivo de medición de resistividad eléctrica. El equipo también descubrió que las temperaturas de transición superconductoras de estos materiales aumentan al aumentar la presión. Este enfoque basado en la ciencia de datos, que es completamente diferente de los enfoques convencionales, permitió la identificación y el desarrollo eficiente y preciso de materiales superconductores.
Los experimentos revelaron que estos materiales recién descubiertos pueden tener excelentes propiedades termoeléctricas además de superconductividad. El método que desarrollamos puede ser aplicable al desarrollo de varios materiales funcionales, incluidos los superconductores. En estudios futuros, esperamos descubrir materiales funcionales innovadores, como materiales superconductores a temperatura ambiente, al incluir una gama más amplia de materiales en nuestros estudios y aumentar la precisión de los parámetros relevantes para las propiedades deseables.
