IA acelera descoberta de novos materiais supercondutores

Cientistas combinam aprendizado de máquina e física quântica para encontrar compostos que podem reduzir perdas elétricas no futuro da energia global

Uma equipe internacional de pesquisadores vinculada à Aalto University criou um método baseado em aprendizado de máquina com IA para descobrir novos materiais supercondutores. O estudo, publicado aqui, levou à identificação de dois compostos inéditos, o YRu₃B₂ e LuRu₃B₂, ambos relacionados a estruturas cristalinas do tipo rede kagome.

A pesquisa foi realizada dentro do consórcio SuperC, criado em 2023 para acelerar a descoberta de materiais capazes de transportar eletricidade sem resistência. Após a etapa de modelagem teórica, os compostos foram sintetizados e avaliados experimentalmente em parceria com a Rice University, onde tiveram suas propriedades supercondutoras confirmadas.

De acordo com os pesquisadores, o resultado pode reduzir o tempo de um processo que, durante décadas, dependeu de tentativas demoradas e descobertas ocasionais, abrindo novas possibilidades para o desenvolvimento de supercondutores que funcionem em temperaturas cada vez mais elevadas e, futuramente, próximas da temperatura ambiente.

Os supercondutores são materiais capazes de conduzir corrente elétrica sem perdas provocadas pela resistência elétrica, característica que desperta grande interesse para aplicações em larga escala nos setores de energia e tecnologia.

Método baseado em inteligência artificial acelera seleção de materiais

A pesquisa empregou algoritmos de aprendizado de máquina (inteligência artificial) para examinar um número extremamente grande de combinações químicas. Com essa abordagem, foi possível selecionar de forma muito mais rápida os materiais com maior potencial para apresentar propriedades supercondutoras.

Os compostos escolhidos possuem uma estrutura cristalina conhecida como rede kagome, formada por padrões geométricos que afetam o comportamento dos elétrons. Nesse arranjo, os elétrons passam a ocupar bandas planas, característica relacionada ao aparecimento da supercondutividade.

Depois da fase computacional, os materiais passaram por simulações físicas mais detalhadas, que reforçaram sua viabilidade antes da produção em laboratório. Ao final desse processo, os compostos YRu₃B₂ e LuRu₃B₂ tiveram suas propriedades supercondutoras confirmadas experimentalmente.

A supercondutividade é considerada uma tecnologia estratégica por ser essencial em aplicações que exigem máxima eficiência elétrica, como aparelhos de ressonância magnética, computadores quânticos e trens de levitação magnética. Como esses materiais conduzem eletricidade sem perdas causadas pela resistência elétrica, eles permitem maior eficiência e desempenho, motivo pelo qual pesquisadores em todo o mundo buscam desenvolver supercondutores capazes de operar em temperaturas cada vez mais próximas da temperatura ambiente.

Campo dominado por descobertas acidentais

Segundo os pesquisadores, mais de sete mil materiais supercondutores já foram descobertos ao longo das últimas décadas, porém a maior parte dessas descobertas ocorreu de maneira não planejada. Apenas uma parcela reduzida teve suas propriedades previstas antecipadamente por modelos teóricos.

Essa dificuldade faz com que o método tradicional de descoberta seja demorado e fortemente baseado em tentativas e erros, o que levou os cientistas a recorrerem a ferramentas computacionais mais avançadas (como a IA citada anteriormente) para ampliar e acelerar a busca por novos materiais.

Meta é alcançar supercondutor de temperatura ambiente até 2033
O consórcio SuperC, que reúne pesquisadores de vários países, definiu como meta encontrar um supercondutor capaz de operar em temperatura ambiente até 2033. A iniciativa pretende diminuir as perdas de energia em aplicações tecnológicas e aumentar a eficiência de sistemas elétricos.

De acordo com os cientistas envolvidos no projeto, a supercondutividade pode contribuir para uma redução significativa do consumo global de energia caso esses materiais possam ser utilizados em escala industrial sem a necessidade de resfriamento a temperaturas extremamente baixas.

Fonte: Olhar Digital