材料科学家和数据科学家联手创造发现潜在有用材料的新方法

我去了加州理工学院，得到的只是这件 T 恤……以及一种发现复杂有趣材料的新方法。

加州理工学院和谷歌的研究人员将计算机自动化与最初用于打印 T 恤设计的喷墨打印机相结合，开发出一种高通量方法来识别具有有趣特性的新型材料。在该过程的试运行中，他们筛选了数十万种可能的新材料，并发现了一种由钴、钽和锡制成的材料，其透明度可调，可作为化学反应的良好催化剂，同时在强酸性电解质中保持稳定。

在美国国家科学院院刊(PNAS) 上发表的一篇科学文章中描述了这项工作，由加州理工学院的 John Gregoire 和 Joel Haber 以及谷歌的 Lusann Yang 领导。它以在加州理工学院能源部 (DOE) 能源创新中心人工光合作用联合中心 (JCAP) 进行的研究为基础，并继续与 JCAP 的继任者液体阳光联盟(LiSA) 合作，这是一项由美国能源部资助的项目，旨在简化将阳光转化为燃料所需的复杂步骤，使该过程更加高效。

创造新材料并不像将几个不同的元素放入试管并摇晃它看看会发生什么那么简单。您需要将您组合的元素在原子水平上相互结合，以创造出新的和不同的东西，而不仅仅是成分的异质混合物。由于元素周期表上各种方块的可能组合几乎无限，因此挑战在于知道哪种组合会产生这种材料。

“材料发现可能是一个惨淡的过程。如果你无法预测在哪里可以找到所需的特性，你可能会在整个职业生涯中混合随机元素，却永远找不到任何有趣的东西，”应用物理学和材料科学研究教授 Gregoire 说， JCAP 研究员和 LiSA 团队负责人。

当组合少量单个元素时，材料科学家通常可以根据新材料的组成部分预测新材料可能具有的特性。然而，当制造出更复杂的混合物时，这个过程很快就变得站不住脚了。

“在材料科学中，任何超过两种元素都被认为是‘高维’，”格雷瓜尔说。“大多数或所有的一种和两种金属氧化物都是已知的，”他说。“未知边界是三个或更多在一起。”(金属氧化物是包含带正电的金属离子或阳离子和带负电的氧离子或阴离子的固体材料;例如，铁锈就是氧化铁。)

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