Investigadores da Universidade de Coimbra descobrem 150 mil novos materiais cristalinos que podem ser usados em aplicações tecnológicas

O estudo “Machine-learning-assisted determination of the global zero-temperature phase diagram of materials”, realizado por um grupo de investigadores do Departamento de Física (DF) da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC), revela a descoberta de 150 mil novos materiais cristalinos passíveis de serem sintetizados e usados em aplicações tecnológicas.

As conclusões do referido estudo, que teve como foco a previsão de materiais cristalinos, ou seja, compostos cujos átomos estão organizados num padrão que se repete em todas as direções do espaço, como o sal de mesa (cloreto de sódio), o quartzo (dióxido de silício) e o diamante (carbono), foram publicadas na revista científica ‘Advanced Materials’.

Citado em comunicado de imprensa, o grupo de investigadores entende ser “importante passar à comunidade a relevância da física do estado sólido para o desenvolvimento tecnológico”, dado que “sem estudos das propriedades básicas da matéria, não seria possível perceber como conceber e melhorar sistemas complexos, como por exemplo a microeletrónica, os painéis fotovoltaicos, as baterias e até novos medicamentos”.

Pedro Borlido, investigador do Centro de Física da Universidade de Coimbra (CFisUC) e um dos autores do estudo, explica que os “milhares de materiais descobertos têm uma alta probabilidade de ser sintetizados experimentalmente”, tendo a equipa da FCTUC encontrado ainda “vários materiais com propriedades semelhantes às dos melhores materiais conhecidos, que, futuramente, podem vir a ter uma aplicação tecnológica”.

“Apesar de ser computacionalmente possível estudar, com relativa rapidez, uma grande quantidade de materiais, nesta investigação foi estudado um espaço de mil milhões de materiais”, numa análise somente “possível recorrendo a ferramentas modernas de machine learning para acelerar o processo”, explica o mesmo especialista, acrescentando que uma “grande parte dos estudos recentes passa pela procura de materiais com propriedades específicas, que é hoje feito essencialmente nos materiais até aqui conhecidos”.

“Ao ampliarmos o espaço de procura, esperamos aumentar também a probabilidade de encontrar novos materiais para as mais diversas aplicações tecnológicas”, indica o Pedro Borlido.

Por sua vez, Tiago Cerqueira, investigador do CFisUC e coautor do estudo, refere que “existe uma constante pressão económica e social para a descoberta de melhores alternativas, uma vez que este tipo de materiais está na base da maioria das tecnologias modernas”.

“Dois exemplos são os painéis solares, para os quais a comunidade científica continua em busca de alternativas ou complementos à atual tecnologia baseada em silício, ou em baterias de estado sólido, que se tornam cada vez mais relevantes com a disseminação dos carros elétricos”, explica o mesmo especialista, citado numa nota enviada à imprensa a propósito do estudo.

“Para além da previsão dos materiais em si, focamo-nos também na procura de materiais supercondutores e materiais super-duros. De uma forma muito simplificada, um supercondutor é um material que quando arrefecido abaixo de uma certa temperatura, a chamada “temperatura crítica”, perde subitamente toda a resistência elétrica. Estes materiais são de extrema importância para aplicações de imagiologia, como máquinas de ressonância magnética», garante, esclarecendo que «um super-duro é um material cuja dureza se aproxima, ou supera, a do diamante, e normalmente são usados na indústria para ferramentas de corte, por exemplo”, continua Tiago Cerqueira.