T'has preguntat com és possible que existeixin coses tan increïbles com telèfons que caben a la teva butxaca o cotxes elèctrics que no contaminen? Tot això és possible gràcies a nous materials dissenyats per científics. Però, com es creen aquests materials? Fins ara, el procés era molt lent i car. Avui, una eina anomenada MatterGen canvia tot això. Com? Utilitzant intel·ligència artificial (IA) per dissenyar materials de formes que mai no imaginem.

Per què són importants els materials?

Els materials són la base de tot el que utilitzem en la nostra vida diària. Per exemple:

• Les bateries d'ions de liti, que fan funcionar els telèfons i cotxes elèctrics, van ser un gran avenç tecnològic.

• Per combatre el canvi climàtic, necessitem cel·les solars més eficients que converteixin més llum del sol en energia.

• A més, seria ideal comptar amb materials que permetin capturar i reciclar diòxid de carboni (CO₂), un dels gasos responsables de l'escalfament global.

Tanmateix, crear materials nous és com buscar una agulla en un paller. Els científics proven milers o milions de combinacions en laboratoris, i això pot prendre anys.

Què és MatterGen revolucionari?

MatterGen és una eina d'intel·ligència artificial que no busca materials entre els ja existents. En lloc d'això, crea materials des de zero, dissenyant-los específicament per complir el que necessitem. Pensa en MatterGen com un xef que no segueix receptes existents, sinó que inventa plats completament nous a partir dels ingredients que té a mà.

Per exemple, si volem un material que sigui:

• Molt resistent: com l'acer, però més lleuger

• Conductor elèctric: com el coure, però més barat

• Capaç de suportar temperatures extremes: per utilitzar-lo en naus espacials o reactors

MatterGen genera una estructura química completament nova, adaptada exactament a aquestes necessitats. I ho fa molt més ràpid que els mètodes tradicionals.

Com funciona MatterGen?

El cor de MatterGen és una mica anomenat arquitectura de difusió. Encara que soni complicat, ho explico amb un exemple senzill: imagina que vols crear una escultura d'argila, però no saps exactament com hauria de lluir al final. Llavors, comences amb un bloc d'argila sense forma i a poc a poc vas modelant-lo, fent ajustaments basats en el que necessites: un braç aquí, un detall allà. Al final, obtens una cosa única.

Això és el que fa l'arquitectura de difusió, però en lloc d'argila, treballa amb àtoms i molècules. MatterGen ajusta les posicions dels àtoms, elegeix quins elements químics utilitzar i decideix com s'han de connectar en estructures 3D. Així, crea materials completament nous. Per aprendre a fer això, MatterGen va ser entrenat amb més de 608.000 exemples de materials que ja existeixen. És com si li haguéssim donat un gegantí "llibre de cuina" perquè entengui quines combinacions funcionen i quins no.

Què significa "desordre composicional"?

Un concepte clau que fa a MatterGen especial és la seva capacitat per manejar una cosa anomenada desordre composicional. Això sona tècnic, però imagina el següent:

• Tens un trencaclosques en el qual no totes les peces encaixen perfectament. Algunes peces poden estar fora de lloc o faltar, però el trencaclosques continua funcionant.

Al món dels materials, hi ha estructures químiques on alguns àtoms són desordenats, com si fossin al lloc incorrecte. Malgrat aquest "desordre", el material pot tenir propietats increïbles, com ser més resistent o més eficient. MatterGen té un algoritme que identifica aquestes estructures desordenades i troba maneres d'aprofitar-les. Per exemple:

• Pot dissenyar un material per a bateries on el desordre faci que les reaccions químiques siguin més ràpides, millorant el rendiment de la bateria.

• En un altre cas, el desordre podria fer que un material sigui més lleuger però igual de fort, ideal per construir avions.

Exemple d'èxit: un material nou en la vida real

Per demostrar que MatterGen realment funciona, els científics van crear un material completament nou anomenat TaCr2O6. Aquest material va ser dissenyat per l'eina d'IA per tenir propietats molt específiques, com una resistència increïble sota altes temperatures. Després de dissenyar-lo, els científics el van fabricar en un laboratori i, sorprenentment, les proves van mostrar que el material es comportava exactament com MatterGen ho havia predit. Aquest és un avenç enorme perquè mostra que no només estem parlant d'idees en una computadora. Els materials que MatterGen dissenya poden existir en la realitat i ser útils!

Avantatges de MatterGen davant els mètodes tradicionals

1. Velocitat: Crear un nou material amb mètodes tradicionals pot prendre anys. MatterGen genera dissenys en setmanes o fins i tot dies.

Exemple: Imagina't que un investigador vol dissenyar un material per atrapar CO₂ de l'atmosfera. Tradicionalment, hauria de provar centenars de combinacions. Amb MatterGen, pot tenir diverses opcions en només uns dies.

2. Creativitat: Els humans solem pensar en solucions basades en el que ja coneixem. MatterGen, en canvi, no té límits. Pot proposar idees que mai no se'ns haurien acudit.

Exemple: Dissenyar un material tan fort com el diamant, però flexible com el plàstic.

3. Eficiència: En lloc de gastar milions de dòlars en proves de laboratori, MatterGen redueix significativament els costos en generar només els materials més prometedors.

L'impacte futur de MatterGen

El potencial de MatterGen és enorme. Podria revolucionar indústries senceres, des de la construcció fins a l'energia renovable. Aquí alguns exemples:

• Bateries més barates i duradores: Fer que els cotxes elèctrics siguin més accessibles per a tothom.

• Cel·les solars més eficients: Aprofitar millor l'energia del sol i reduir la nostra dependència dels combustibles fòssils.

• Materials per reciclar CO₂: Ajudar a combatre el canvi climàtic atrapant aquest gas i transformant-lo en productes útils.

MatterGen representa una nova era en el disseny de materials. Gràcies a la intel·ligència artificial, ara podem somiar amb solucions que abans eren impossibles. Des de millorar la nostra vida quotidiana fins a salvar el planeta, les possibilitats són infinites. Les coses com són.