O echipă de cercetători de la Institutul Indian de Știință (IISc) a reușit să identifice 9.389 de reacții chimice individuale care au loc pe suprafața unui catalizator din cupru. Această realiză a fost posibilă prin utilizarea inteligenței artificiale și a unor simulări computerizate avansate, conform datelor publicate de ScienceDaily. Studiul, care a apărut în revista Nature Communications, relevă mecanisme chimice care erau ignorate anterior de modelele tradiționale de analiză.
Procesul de hidrogenare reprezintă o metodă promițătoare pentru reciclarea dioxidului de carbon, prin care CO2 reacționează cu hidrogenul în prezența unui catalizator pentru a forma substanțe precum metanolul. Totuși, simularea tuturor etapelor posibile într-un astfel de proces necesită o putere de calcul uriașă, motiv pentru care modelele convenționale analizează doar reacțiile considerate esențiale. Această limitare duce adesea la omiterea unor etape importante, afectând precizia predicțiilor despre rezultatele chimice.
Metodologia a implicat utilizarea inițială a simulărilor de mecanică cuantică pentru a crea o bază de date formată din 152 de reacții, după care modelele de inteligență artificială au fost antrenate pentru a identifica alte transformări. Prin analiza a 105 specii chimice prezente pe suprafața catalizatorului, cercetătorii au reușit să extindă rețeaua inițială la 9.389 de reacții. Această expansiune a permis corectarea unor erori majore de predicție, cum ar fi identificarea greșită a acidului formic drept produs principal.
După aplicarea noului model, cantitatea estimată de CO2 transformat a crescut de aproximativ 40 de ori față de predicția inițială realizată prin metodele vechi. Noul sistem a identificat corect metanolul și monoxidul de carbon drept produse principale, rezultate care sunt în concordanță cu ceea ce observă cercetătorii în experimente. Ananth Govind Rajan, profesor asociat la IISc, a subliniat că extinderea rețelei prin includerea a mii de reacții suplimentare a fost esențială pentru acuratețe.
Echipa a descoperit și un mecanism neașteptat prin care hidrogenul poate participa la reacții chimice sub formă de molecule H2 intacte. Shivam Chaturvedi, coautor al studiului, a menționat că ideea ca hidrogenul să fie transferat fără a fi descompus în atomi contrazice ceea ce s-a predat majorității cercetătorilor. Această descoperire ar putea fi aplicată și în alte procese industriale, precum reducerea azotului sau descompunerea apei, îmbunătățind tehnologiile de producere a substanțelor chimice.
Utilizarea inteligenței artificiale în cercetarea fundamentală de chimie marchează o schimbare de paradigmă în modul în care sunt modelate procesele moleculare complexe. În mod tradițional, limitările de calcul forțau oamenii de știință să simplifice rețelele de reacții, riscând să piardă detalii critice. Capacitatea algoritmilor de a procesa mii de variabile simultan permite acum o înțelegere mult mai profundă a catalizatorilor, facilitând dezvoltarea unor soluții mai eficiente pentru sustenabilitatea energetică.