Une équipe de recherche conjointe NIMS-Ehime University a réussi à découvrir de nouveaux matériaux qui présentent une supraconductivité sous haute pression en utilisant des approches d'informatique des matériaux (MI) (techniques de recherche de matériaux basées sur la science des données). Cette étude a démontré expérimentalement que le MI permet une exploration efficace de nouveaux matériaux supraconducteurs. Les approches MI peuvent être applicables au développement de divers matériaux fonctionnels, y compris les supraconducteurs.

Les matériaux supraconducteurs qui permettent la transmission d'électricité sur de longues distances sans perte d'énergie en l'absence de résistance électrique sont considérés comme une technologie clé pour résoudre les problèmes environnementaux et énergétiques. L'approche conventionnelle des chercheurs à la recherche de nouveaux matériaux supraconducteurs ou d'autres matériaux a consisté à s'appuyer sur des informations publiées sur les propriétés des matériaux, tels que les structures cristallines et les nombres de valence, et leur propre expérience et intuition. Cependant, cette approche prend du temps, coûteux et très difficile car il nécessite une synthèse extensive et exhaustive des matériaux connexes. En tant que tel, la demande a été élevée pour le développement de nouvelles méthodes permettant une exploration plus efficace de nouveaux matériaux avec des propriétés souhaitables.

Cette équipe de recherche commune a profité de la base de données AtomWork, qui en contient plus de 100, 000 données sur les structures cristallines inorganiques. L'équipe a d'abord sélectionné environ 1, 500 groupes de matériaux candidats dont les états électroniques pourraient être déterminés par calcul. L'équipe a ensuite réduit cette liste à 27 matériaux présentant des propriétés supraconductrices souhaitables en effectuant des calculs d'état électronique. De ces 27, deux matériaux SnBi 2 Se 4 et PbBi 2 Te 4 ont finalement été choisis parce qu'ils étaient relativement faciles à synthétiser.

L'équipe a synthétisé ces deux matériaux et confirmé qu'ils présentent une supraconductivité sous haute pression à l'aide d'un appareil de mesure de résistivité électrique. L'équipe a également découvert que les températures de transition supraconductrices de ces matériaux augmentent avec l'augmentation de la pression. Cette approche basée sur la science des données, ce qui est complètement différent des approches conventionnelles, permis l'identification et le développement efficace et précis des matériaux supraconducteurs.

Des expériences ont révélé que ces matériaux nouvellement découverts peuvent avoir de superbes propriétés thermoélectriques en plus de la supraconductivité. La méthode que nous avons développée peut être applicable au développement de divers matériaux fonctionnels, y compris les supraconducteurs. Dans les études futures, nous espérons découvrir des matériaux fonctionnels innovants, tels que les matériaux supraconducteurs à température ambiante, en incluant une plus large gamme de matériaux dans nos études et en augmentant la précision des paramètres relatifs aux propriétés souhaitables.