Concetto del processo di ricerca dei superconduttori:i materiali candidati vengono selezionati da un database mediante calcoli e sottoposti ad alta pressione per determinare le loro proprietà superconduttive. Credito:Istituto Nazionale per la Scienza dei Materiali
Un team di ricerca congiunto NIMS-Ehime University è riuscito a scoprire nuovi materiali che mostrano superconduttività ad alta pressione utilizzando approcci di informatica dei materiali (MI) (tecniche di ricerca dei materiali basate sulla scienza dei dati). Questo studio ha dimostrato sperimentalmente che l'MI consente l'esplorazione efficiente di nuovi materiali superconduttori. Gli approcci MI possono essere applicabili allo sviluppo di vari materiali funzionali, compresi i superconduttori.
I materiali superconduttori che consentono la trasmissione di elettricità a lunga distanza senza perdita di energia in assenza di resistenza elettrica sono considerati una tecnologia chiave per risolvere i problemi ambientali ed energetici. L'approccio convenzionale dei ricercatori alla ricerca di nuovi materiali superconduttori o altri materiali è stato quello di fare affidamento su informazioni pubblicate sulle proprietà dei materiali, come strutture cristalline e numeri di valenza, e la propria esperienza e intuizione. Però, questo approccio richiede tempo, costoso e molto difficile perché richiede una sintesi ampia ed esauriente dei relativi materiali. Come tale, la domanda è stata elevata per lo sviluppo di nuovi metodi che consentano un'esplorazione più efficiente di nuovi materiali con proprietà desiderabili.
Questo gruppo di ricerca congiunto ha sfruttato il database AtomWork, che contiene più di 100, 000 dati su strutture cristalline inorganiche. La squadra ha prima selezionato circa 1, 500 gruppi di materiali candidati i cui stati elettronici possono essere determinati mediante calcolo. Il team ha quindi ristretto questo elenco a 27 materiali con proprietà superconduttive desiderabili eseguendo effettivamente calcoli di stato elettronici. Da questi 27, due materiali SnBi 2 Vedi 4 e PbBi 2 Te 4 alla fine sono stati scelti perché erano relativamente facili da sintetizzare.
Il team ha sintetizzato questi due materiali e ha confermato che mostrano superconduttività ad alte pressioni utilizzando un dispositivo di misurazione della resistività elettrica. Il team ha anche scoperto che le temperature di transizione superconduttive di questi materiali aumentano con l'aumentare della pressione. Questo approccio basato sulla scienza dei dati, che è completamente diverso dagli approcci convenzionali, ha consentito l'identificazione e lo sviluppo efficiente e preciso di materiali superconduttori.
Gli esperimenti hanno rivelato che questi materiali appena scoperti possono avere eccellenti proprietà termoelettriche oltre alla superconduttività. Il metodo che abbiamo sviluppato può essere applicabile allo sviluppo di vari materiali funzionali, compresi i superconduttori. Negli studi futuri, speriamo di scoprire materiali funzionali innovativi, come i materiali superconduttori a temperatura ambiente, includendo una gamma più ampia di materiali nei nostri studi e aumentando l'accuratezza dei parametri relativi alle proprietà desiderabili.
