I materiali 2D nascosti e dimenticati vengono scoperti grazie all’intelligenza artificiale
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Grazie all’intelligenza artificiale, i ricercatori dell’Università di Linköping, in Svezia, hanno individuato casi di MXene – materiali bidimensionali – finora trascurati in database meno recenti. Questi risultati hanno spinto i ricercatori a creare nuovi materiali con metodi di sintesi più sostenibili rispetto al passato. I risultati, pubblicati sulla rivista *Science*, aprono la strada a nuove applicazioni per gli MXeni, in cui il magnetismo è una componente importante, come nel settore energetico e in quello dell’archiviazione dei dati.
Johanna Rosén, docente di fisica dei materiali presso l’Università di Linköping.
Jenny Widén
«Dobbiamo guardare sia al passato che al futuro per far progredire la scienza dei materiali. Nella letteratura scientifica ci sono tantissime informazioni di cui non siamo a conoscenza. Noi ricercatori a volte reinventiamo la ruota e affermiamo di aver fatto grandi scoperte – ma poi si scopre che erano già state fatte, ad esempio, in Germania negli anni ’70», afferma Johanna Rosén, professoressa di Fisica dei Materiali all’Università di Linköping (LiU).
Il suo gruppo di ricerca, insieme a colleghi in Estonia e Finlandia, ha utilizzato l’intelligenza artificiale per effettuare ricerche nei database dei materiali e identificare MXene già creati di cui il settore della ricerca non era a conoscenza.
Gli MXene sono una famiglia di materiali scoperta solo nel 2011. Gli MXene di base sono costituiti da un metallo in combinazione con atomi di carbonio o di azoto. Tuttavia, l’aspetto più importante è la loro struttura: gli MXene sono costituiti da pochi strati atomici, il che conferisce loro una superficie estremamente ampia in rapporto al peso.
In totale, i ricercatori sono riusciti a identificare 33 MXene già esistenti. Ispirati dalle loro scoperte, ne hanno anche creati 11 nuovi. Johanna Rosén spiega che il progetto è stato soprannominato informalmente “Treasure Chest Project” dai ricercatori coinvolti.
«La letteratura scientifica e le banche dati sono veri e propri scrigni: basta solo aprirne il coperchio e vedere cosa c’è dentro».
Gli MXene possono essere sovrapposti l’uno sull’altro, e una pellicola spessa solo pochi millimetri può contenere diversi milioni di strati di materiale. Tra gli strati possono verificarsi numerose reazioni chimiche diverse, che dipendono dalla composizione degli MXeni. Ciò conferisce ai materiali proprietà che potrebbero essere adatte, ad esempio, alla depurazione dell’acqua, all’accumulo di energia, alle telecomunicazioni, alla biomedicina e ad altri ambiti che i ricercatori non hanno ancora esplorato.
«Gli MXene possono presentare un’ampia gamma di proprietà utili, molte delle quali con potenziali applicazioni nel campo della sostenibilità. La scoperta di nuove composizioni ci offre l’opportunità di esplorare ancora più possibilità di utilizzo di questi materiali», afferma Ali Saffar Shamshirgar, ricercatore presso la LiU e primo autore dell’articolo pubblicato su *Science*.
Una delle scoperte più importanti dello studio attuale, oltre ai nuovi materiali, riguarda i metodi di produzione. Il team di ricerca è riuscito a creare gli MXene in un modo completamente nuovo, senza riscaldamento esterno, in pochi secondi. Il nuovo metodo richiede una quantità significativamente inferiore di sostanze chimiche pericolose e meno acqua rispetto al passato. Secondo Johanna Rosén, sul fronte della ricerca si stanno verificando molti sviluppi per quanto riguarda la sintesi degli MXene, il che significa che la produzione potrà essere ampliata.
«Credo che sia proprio l’aumento della produzione a dare la spinta decisiva affinché gli MXeni vengano effettivamente utilizzati in misura molto maggiore in diverse applicazioni».
Inoltre, il gruppo di ricerca ha dimostrato che i metalli delle terre rare possono sostituire i metalli presenti negli MXene, il che significa che questi ultimi possono anche diventare magnetici, ampliando così ulteriormente il loro campo di applicazione.
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