Investigadores liderados por Wenjie Xia, da Universidade Estadual de Iowa, estão a descobrir novos materiais condutores ao estudar, com recurso a Inteligência Artificial (IA), as relações entre estruturas moleculares, condições de processamento e comportamento de dispositivos.
Estes novos materiais condutores de alto desempenho são fundamentais para criar uma próxima geração de sensores vestíveis, dispositivos biomédicos e outros bioeletrónicos.
Assim, a questão que se coloca aos investigadores é encontrar materiais novos e melhores para dispositivos eletrónicos, para isso é preciso sintetizar, caracterizar e testar algumas ideias em laboratório, uma a uma, ou, referiram os investigadores utilizar as atuais ferramentas computacionais e analisar as moléculas para construir modelos preditivos que orientem a descoberta de novos materiais.
Neste caso trata-se de uma abordagem, orientada por dados, habilitada por inteligência artificial e com foco no design de materiais. Uma abordagem que está a ser desenvolvida por Wenjie Xia, da Universidade Estadual de Iowa, e por equipas de investigação colaborativas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), da Universidade do Sul do Mississippi e da Universidade de Windsor, no Canadá.
“Queremos aproveitar os dados, a IA e as ferramentas computacionais para acelerar o projeto e a descoberta de materiais”, disse Wenjie Xia.
Unir moléculas
No entender dos investigadores, uma das chaves para o sucesso do projeto é compreender a relação entre a estrutura molecular dos materiais e as propriedades físicas e o desempenho desses materiais, e como referiu Wenjie Xia, “neste projeto, estamos interessados em estruturas moleculares, processamento, propriedades e em entender como elas impactam o desempenho de materiais e dispositivos”, é “essencialmente, queremos aprender como juntar as moléculas.”
A investigação concentra-se em polímeros condutores orgânicos mistos iónicos-eletrónicos, que podem conduzir carga eletrónica e, ao mesmo tempo, transportar partículas carregadas conhecidas como íons. A combinação da condutividade eletrónica com o transporte de íons é particularmente importante para aplicações bioeletrónicas e pode viabilizar uma gama mais ampla de funções em dispositivos.
Assim, ajustando a estrutura molecular e as condições de processamento, essas propriedades acopladas de transporte eletrónico e iónico podem ser controladas para otimizar o desempenho do dispositivo.
Para os investigadores esses materiais poderão ajudar a criar dispositivos leves, flexíveis e até mesmo extensíveis, de baixo custo para aplicações que abrangem eletrónica flexível, sensores vestíveis, bioeletrónica e outras tecnologias emergentes.
“No entanto, melhorar o desempenho continua a ser um desafio, pois as relações entre o design molecular, as condições de processamento e o comportamento do dispositivo ainda não são bem compreendidas”, escreveram os investigadores no resumo do estudo.
O estudo reúne investigadores com conhecimentos complementares, nomeadamente:
■ Wenjie Xia que lidera uma equipe da Universidade Estadual de Iowa que trabalha na modelagem computacional e é orientada por dados de materiais, desde a escala molecular até às propriedades resultantes.
■ Simon Rondeau-Gagné, da Universidade de Windsor, que lidera o estudo e a síntese dos materiais mais promissores.
■ Xiaodan Gu, da Universidade do Sul do Mississippi, que lidera o processamento dos materiais.
■ Aristide Gumyusenge, do MIT, que liderar a fabricação e os testes do dispositivo.
Os investigadores mostram-se otimistas na capacidade de virem a desenvolver métodos de projeto de materiais para acelerar a descoberta de polímeros condutores de alto desempenho.
