Des ressources 2D cachées et tombées dans l'oubli sont mises au jour grâce à l'IA
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Grâce à l'intelligence artificielle, des chercheurs de l'université de Linköping, en Suède, ont découvert dans d'anciennes bases de données des occurrences de matériaux 2D appelés « MXènes » qui avaient jusqu'alors été négligées. Ces découvertes ont incité les chercheurs à créer de nouveaux matériaux en recourant à des méthodes de synthèse plus durables qu'auparavant. Publiés dans la revue Science, ces résultats ouvrent la voie à de nouvelles applications pour les MXènes, dans lesquelles le magnétisme joue un rôle important, notamment dans les domaines de l'énergie et du stockage de données.
Johanna Rosén, professeure de physique des matériaux à l'université de Linköping.
Jenny Widén
« Nous devons à la fois regarder en arrière et aller de l’avant pour faire progresser la science des matériaux. La littérature scientifique regorge d’informations dont nous n’avons pas conscience. En tant que chercheurs, il nous arrive parfois de réinventer la roue et de prétendre avoir fait de grandes découvertes – mais il s’avère ensuite qu’elles avaient déjà été réalisées en Allemagne, par exemple, dans les années 1970 », explique Johanna Rosén, professeure de physique des matériaux à l’université de Linköping (LiU).
Son groupe de recherche, en collaboration avec des collègues d’Estonie et de Finlande, a utilisé l’IA pour explorer des bases de données sur les matériaux et identifier des MXènes déjà créés dont le milieu scientifique n’avait pas connaissance.
Les MXènes constituent une famille de matériaux qui n’a été découverte qu’en 2011. Les MXènes de base sont composés d’un métal associé à des atomes de carbone ou d’azote. Cependant, c’est leur structure qui est primordiale : les MXènes ne comportent que quelques couches atomiques, ce qui leur confère une surface spécifique extrêmement élevée par rapport à leur poids.
Au total, les chercheurs ont pu identifier 33 MXènes déjà existants. Inspirés par leurs découvertes, ils en ont également créé 11 nouveaux. Johanna Rosén explique que le projet a été baptisé officieusement « Treasure Chest Project » (projet du coffre au trésor) par les chercheurs impliqués.
« La littérature scientifique et les bases de données sont de véritables coffres au trésor : il suffit d’ouvrir le couvercle pour découvrir ce qu’ils renferment. »
Les MXènes peuvent être empilés les uns sur les autres, et un film de quelques millimètres d’épaisseur seulement peut contenir plusieurs millions de couches de ce matériau. Entre ces couches, de nombreuses réactions chimiques différentes peuvent se produire, en fonction de la composition des MXènes. Cela confère à ces matériaux des propriétés qui pourraient s’avérer utiles, par exemple, pour la purification de l’eau, le stockage d’énergie, les télécommunications, la biomédecine et d’autres domaines que les chercheurs n’ont pas encore explorés.
« Les MXènes peuvent présenter un large éventail de propriétés utiles, dont beaucoup ont des applications potentielles dans le domaine du développement durable. La découverte de nouvelles compositions nous offre l’opportunité d’explorer encore davantage de possibilités d’utilisation de ces matériaux », explique Ali Saffar Shamshirgar, chercheur à la LiU et premier auteur de l’article publié dans Science.
L’une des principales conclusions de cette étude, outre la découverte de nouveaux matériaux, concerne les méthodes de fabrication. L’équipe de recherche a réussi à créer les MXènes d’une manière totalement inédite, sans chauffage externe, en quelques secondes seulement. Cette nouvelle méthode nécessite nettement moins de produits chimiques dangereux et moins d’eau qu’auparavant. Selon Johanna Rosén, la recherche sur la synthèse des MXènes connaît actuellement un essor considérable, ce qui laisse entrevoir une extension de la production à plus grande échelle.
« Je pense que c’est cette montée en puissance qui permettra aux MXènes de franchir le cap et d’être réellement beaucoup plus utilisés dans différentes applications. »
De plus, l’équipe de recherche a démontré que les métaux des terres rares peuvent remplacer les métaux présents dans les MXènes, ce qui signifie que ceux-ci peuvent également devenir magnétiques et élargir ainsi encore davantage leur champ d’application.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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