As reações químicas ocorrem ao nosso redor o tempo todo - no ar que respiramos, a água que bebemos, e nas fábricas que fabricam os produtos que usamos no dia a dia. E essas reações são inesperadamente rápidas. Dadas as condições ideais, as moléculas podem reagir umas com as outras em um quatrilionésimo de segundo.

A indústria está constantemente se esforçando para alcançar processos químicos melhores e mais rápidos. Produzindo hidrogênio, que requer a divisão das moléculas de água, é um exemplo. Para melhorar os processos, os pesquisadores precisam saber como as diferentes moléculas reagem umas com as outras e o que desencadeia as reações. As simulações de computador podem permitir estudar o que acontece durante um quatrilionésimo de segundo, então, se a sequência de uma reação química for conhecida, ou se os gatilhos que iniciam a reação ocorrem com frequência, as etapas da reação podem ser estudadas.

Mas muitas vezes não é o caso na prática. As reações moleculares freqüentemente se comportam de maneira diferente. As condições ideais geralmente não estão presentes, como as moléculas de água usadas na produção de hidrogênio, e isso torna as reações difíceis de investigar, mesmo com simulações de computador.

Até recentemente, os cientistas não sabem o que inicia a divisão das moléculas de água. Contudo, sabe-se que uma molécula de água tem uma vida útil de 10 horas antes de se dividir. Dez horas pode não parecer muito tempo, mas em comparação com a escala de tempo molecular - um quatrilionésimo de segundo - é bastante longo. Isso torna muito desafiador determinar o mecanismo que faz com que as moléculas de água se dividam. É como procurar uma agulha no palheiro.

Pesquisadores da NTNU descobriram recentemente uma maneira de identificar aquela agulha no palheiro. Em seu estudo, eles combinaram duas técnicas que não haviam sido usadas em conjunto.

Eles estudaram quase 100, 000 imagens de simulação deste tipo antes de serem capazes de identificar o que faz com que as moléculas de água se dividam. Muito poder de computação foi usado nessas simulações. Usando seu método especial, os pesquisadores conseguiram simular exatamente como as moléculas de água se dividem. "Começamos a olhar para esses 10, 000 filmes de simulação e analisando-os manualmente, tentando encontrar a razão pela qual as moléculas de água se dividem, "afirma o pesquisador Anders Lervik, do Departamento de Química da NTNU. Ele realizou seu trabalho com o professor Titus van Erp.

"Depois de passar muito tempo estudando esses filmes de simulação, encontramos alguns relacionamentos interessantes, mas também percebemos que a quantidade de dados era muito grande para investigar tudo manualmente. "Os pesquisadores usaram um método de aprendizado de máquina para descobrir as causas que desencadeiam a reação. Esse método nunca foi usado para simulações desse tipo. Por meio dessa análise, eles descobriram um pequeno número de variáveis ​​que descrevem o que inicia as reações.

O que eles encontraram fornece conhecimento detalhado do mecanismo causador, bem como ideias para melhorar o processo. Encontrar maneiras para que as reações químicas industriais ocorram de forma mais rápida e eficiente deu um passo significativo com esta pesquisa. Ele oferece um grande potencial para melhorar a produção de hidrogênio.