Au cours d’une discussion scientifique sur l’utilisation stratégique des outils d’intelligence artificielle pour découvrir de nouvelles structures cristallines pouvant mener à des aimants ultra-puissants, un scientifique a lâché un nom :
« Magneto. »
« Le maître du magnétisme », selon une biographie du personnage de Marvel Comics. Une figure complexe, Magneto aide parfois l’humanité, parfois combat les super-héros. Mais il possède un véritable super-pouvoir définitoire : « Il peut manipuler toutes les formes de magnétisme. »
Eh bien, a noté Julia Zaikina, professeure associée de chimie à l’Iowa State University, fabriquer de nouveaux aimants permanents est également un processus compliqué – de la conception des idées à la réalisation finale. Il existe désormais un programme au sein de l’Advanced Research Projects Agency – Energy (ARPA-E) du Département de l’Énergie des États-Unis qui recherche des super-pouvoirs magnétiques. Il veut « trouver des physiques, des chimies et des structures entièrement nouvelles pour des aimants ultra-puissants », selon un résumé du programme. Son nom ?
« MAGNITO. »
Cela signifie « Magnetic Acceleration Generating New Innovations and Tactical Outcomes ».
Le programme a récemment accordé une subvention de 2,7 millions de dollars à une équipe de recherche dirigée par Kirill Kovnir, professeur de chimie à l’Iowa State University, pour identifier, synthétiser et tester de nouveaux matériaux magnétiques capables de surpasser les aimants néodyme-fer. Ce sont aujourd’hui les aimants permanents les plus puissants, utilisés dans les moteurs électriques et les générateurs d’électricité.
Cette subvention fait partie d’un effort plus vaste de 72 millions de dollars de l’ARPA-E pour soutenir des « projets de recherche et développement à un stade précoce afin de stimuler la fabrication nationale d’aimants et de sécuriser les chaînes d’approvisionnement américaines en minéraux critiques, essentiels à la domination énergétique et à la base industrielle américaines », selon le communiqué de presse de l’agence annonçant les projets.
« Par où commencer »
L’équipe de recherche a baptisé son projet « MAGNUMS », ou « Machine-learning Assisted Generation of Novel Ultra-strong Magnets via Synthesis ».
L’idée est d’utiliser l’apprentissage automatique, une branche de l’intelligence artificielle qui permet aux ordinateurs d’apprendre à partir de données et de trouver des modèles, pour examiner rapidement les matériaux et combinaisons de matériaux possibles afin d’identifier des propriétés magnétiques prometteuses, a déclaré Kovnir.
James Chelikowsky, professeur de physique et directeur du Center for Computational Materials de l’Université du Texas à Austin, et Yongxin Yao, scientifique de laboratoire au Ames National Laboratory du Département de l’Énergie des États-Unis et professeur associé de physique et d’astronomie à l’Iowa State, dirigeront les travaux d’apprentissage automatique.
« Armés d’outils théoriques et pilotés par l’IA de pointe, c’est véritablement comme se lancer dans une chasse au trésor pour de nouveaux matériaux magnétiques », a déclaré Yao.
Le reste de l’équipe – Kovnir, Zaikina, Yaroslav Mudryk, scientifique au Ames National Laboratory et au département de science et génie des matériaux de l’Iowa State, et Michael Shatruk, professeur de chimie et de biochimie à la Florida State University – travaillera à synthétiser, tester et caractériser des aimants prototypes.
« Une grande partie de la recherche actuelle porte sur l’amélioration des composés connus », a déclaré Mudryk. « L’objectif du programme MAGNITO est de découvrir de nouveaux composés. C’est pourquoi des chimistes sont impliqués. »
Zaikina a expliqué que les chimistes « guideront » les éléments vers des structures sans précédent pour réaliser des matériaux novateurs en contrôlant soigneusement les proportions, les méthodes de synthèse, les températures de synthèse et, finalement, les propriétés et performances magnétiques.
« Nous nous réjouissons de travailler en étroite collaboration avec le groupe de calcul qui fournira des indications sur par où commencer et où aller, tout en économisant du temps et des ressources en évitant d’explorer les « impasses » », a déclaré Zaikina.
Là où le projet vise à aller – créer des composés « qui ont le super-pouvoir de générer et de maintenir des champs magnétiques élevés », a déclaré Zaikina – sera un atout pour les intérêts énergétiques et industriels des États-Unis.
Ces super aimants, selon les résumés du projet et du programme, pourraient « améliorer la productivité énergétique, réduire le coût de production d’électricité et permettre des moteurs plus petits et plus légers pour l’industrie et les transports américains. »
Source : Iowa State U.
