Forskare vid University of Liverpool har utvecklat en datorstyrd strategi som ledde till upptäckten av två nya material i laboratoriet.

I en tidning publicerad i Natur , forskare beskriver en algoritm som använder kemisk förståelse av strukturerna hos kända material för att föreslå vilka nya kombinationer av atomer som kommer att skapa ett nytt material som är stabilt och kan syntetiseras. Forskarna kunde sedan skapa två nya material i laboratoriet genom experimentell syntes styrd av datorberäkningarna.

Att upptäcka nya material har varit en långsam och intensiv process eftersom det finns miljontals möjliga kombinationer av molekyler och atomer. Exakt vilka kombinationer av element som kommer att bilda material styrs av den struktur som materialet antar (atomernas placering i rymden), vilket i sin tur beror på vilka element som är inblandade, och hur många av varje typ. Utmaningen är att hitta de kombinationer som är stabila och potentiellt syntetiserbara från de miljoner som skapas.

Stor utmaning

Liverpool materialkemist, Professor Matt Rosseinsky, sa:"Att förstå vilka atomer som kommer att kombineras för att bilda nya material från det stora utrymmet av möjliga kandidater är en av de stora vetenskapliga utmaningarna, och att lösa det kommer att öppna upp spännande vetenskapliga möjligheter som kan leda till viktiga egenskaper.

"Nyckelsteget i denna forskning var förmågan att generera ett stort antal verkligt representativa strukturer som kunde användas för att bedöma vilka elementkombinationer som var stabila, vilket avsevärt minskade utrymmet som måste utforskas experimentellt – som att ha en karta med någons adress, snarare än att veta att de bor i London någonstans."

"En av de viktigaste framtida utmaningarna för materialupptäckt är att kombinera förutsägelse av sammansättning och struktur med förutsägelse av fastigheter. Våra kollegor i Liverpool, inom samma EPSRC-finansierade projekt, har nyligen rapporterat ett viktigt framsteg här, Också i Natur ."

Utvecklingen av nya material ligger i hjärtat av många av de vetenskapliga, tekniska och industriella utmaningar idag och i framtiden, till exempel skapa avancerade material för energiproduktion och lagring.

Uppsatsen "Accelererad upptäckt av två kristallstrukturtyper i ett komplext oorganiskt fasfält" publiceras i Natur .