Den kemiska rymden kan kartläggas i större skala än tidigare med hjälp av en ny AI-modell som tagits fram av en grupp forskare vid Linköpings universitet och Cambridge i England. Rönen publiceras i tidskriften Science Advances.
Den så kallade kemiska rymden av okända material och molekyler kan sägas vara lika stor och outforskad som världsrymden. Linköpings universitet ser därför att det finns stor anledning att utveckla metoder för att hitta hittills oupptäckta material. I ett samarbete har forskare vid Linköpings universitet och Cambridge tagit fram en maskininlärningsmetod som kan kartlägga den kemiska rymden i en mycket större skala än tidigare.
AI-modellen beskriver material utifrån symmetrin mellan platserna som atomerna sitter på vilket gör det lättare att utforska olika intressanta möjligheter.
– Vi har tränat modellen på över 300 000 material och har fått den att föreslå tidigare okända material där atomerna placerats ut på nya symmetriska sätt, säger Rickard Armiento, docent i fysikalisk modellering och forskningsledare vid enheten för materialdesign och informatik vid Linköpings universitet.
Med hjälp av den nya metoden kan nya kombinationer av ämnen i nya kristallstrukturer förutsägas av AI i stället för att tas fram i labb. Forskare kan därmed mycket snabbare ta fram förslag på nya material för till exempel utveckling av batterier och solceller.
– Om vi ser på materialupptäckter som jakten på en nål i en höstack så gör vår modell så att vi minskar andelen hö dramatiskt innan vi inleder vår jakt, säger Rhys Goodall, doktorand vid Cavendishlaboratoriet på universitetet i Cambridge.
– Vi visar hur vi med vår modell kan screena potentiella material och fokusera våra beräkningar och experiment på dem som har störst potential, säger Rhys Goodall.
Metoden förutsäger strukturen för material som ser lovande ut för utveckling av material för till exempel piezoelektricitet och energiutvinning med fem gånger högre effektivitet än tidigare metoder, enligt Linköpings universitet.
Felix Andreas Faber är postdoktor vid Cambridge och han menar att nuvarande simuleringar för att räkna ut stabiliteten hos kristallstrukturer är för tidskrävande och för dyra.
– Den kemiska rymden där icke-organiska fasta material kan existera är så stor att det är omöjligt att undersöka ens en fraktion av den. Men vår modell överkommer många av de hindren, säger Felix Andreas Faber.