- MIT desenvolveu um modelo físico para prever a mobilidade de prótons em óxidos metálicos, cobrindo uma ampla faixa de temperaturas.
- Os pesquisadores classificaram sete características importantes e destacaram a importância da flexibilidade da subrede de oxigênio, medida pela flutuação O…O, para a condução de prótons.
- O comprimento de ligação de hidrogênio mais curto também facilita o transporte de prótons nesses materiais.
- O modelo pode ser usado para triagem de bancos de dados e até para gerar novos compostos com IA, visando materiais mais eficientes para energia e computação de baixo consumo.
- O estudo, publicado na revista Matter, sugere caminhos para materiais proton-conductors mais eficientes em células a combustível, eletrólise e tecnologias de armazenamento.
O MIT criou um modelo físico para prever a mobilidade de prótons em óxidos metálicos, com foco em melhorar a condutividade a temperaturas abaixo de 400°C. O estudo rankeia sete características relevantes e aponta a importância da ligação H e da flutuação O…O na rede de oxigênio.
Segundo os pesquisadores, o objetivo é orientar a triagem de bases de dados e a geração de novos compostos. O trabalho pode acelerar a descoberta de materiais para células de combustível, eletrólitos e computação de baixa energia.
O estudo foi liderado por Bilge Yildiz, professora do NSE e DMSE no MIT. A primeira autora é Heejung W. Chung, doutoranda em DMSE, e integram a equipe Pjotrs Žguns e Ju Li, especialistas em engenharia e ciência dos materiais.
O que mudou na abordagem
A contribuição principal é um conjunto de métricas para quantificar a flexibilidade da subred de oxigênio, chamada de O…O fluctuation. A partir disso, o grupo avaliou como a distância de ligação H e a rede oxigênica influenciam a transferência de prótons entre íons de oxigênio.
Os autores criaram um conjunto de dados com características estruturais, químicas, eletrônicas e dinâmicas. Um modelo treinado com esses dados permite prever a condutividade de prótons em diferentes óxidos metálicos.
Os resultados indicam que, quanto menor a distância da ligação de hidrogênio, maior a eficiência da transferência de prótons. Em paralelo, maior flexibilidade da rede de oxigênio melhora o transporte protoníaco.
Aplicações e próximos passos
A equipe aponta que o modelo pode mapear materiais com potencial para baterias de protónios e para eletrólitos em sistemas de energia limpa. Também pode apoiar o uso de IA generativa para criar compostos otimizados para condução de prótons.
Os pesquisadores ressaltam cautela na generalização. O próximo passo envolve ampliar a base de materiais e explorar como percolar redes de oxigênio mais flexíveis pode amplificar a condutividade.
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