Metamateriais são materiais produzidos artificialmente. Os cientistas os criam combinando vários elementos de materiais compostos, como um metal e um isolador elétrico. O resultado é um material inteiramente novo com propriedades não encontradas na natureza. Os engenheiros podem então usar esses materiais para criar novos dispositivos ou melhorar os existentes.

Digamos que você queira construir uma capa de invisibilidade da vida real. Para alcançar a invisibilidade, um metamaterial precisa possuir certas propriedades ópticas. Especificamente, os cientistas teriam que projetar o material para que pudessem controlar como a luz se move ao redor de um objeto sem ser refletida ou absorvida. Este projeto é possível, mas seria necessário o material certo com a estrutura certa.

Existem centenas de milhares de estruturas materiais potenciais com respostas ópticas que se enquadram em algum lugar ao longo do espectro óptico. Analisá-los para encontrar um novo design de material tradicionalmente leva horas ou até dias.

Agora, O professor nordestino Yongmin Liu desenvolveu um novo método para descobrir rapidamente materiais com qualidades desejáveis. Em um artigo publicado recentemente em ACS Nano , Liu e seus co-autores descrevem um algoritmo de aprendizado de máquina que desenvolveram e treinaram para identificar novas estruturas de metamateriais. O novo método é muito mais rápido e preciso do que as abordagens anteriores, pavimentando o caminho para que os engenheiros projetem materiais de última geração.

O algoritmo que Liu e sua equipe construíram foi treinado com um conjunto de dados de 30, 000 amostras diferentes, cada um representando uma relação específica entre uma estrutura de metamaterial e propriedade óptica correspondente. Uma vez que o algoritmo aprendeu essas relações, foi capaz de prever novos.

"Pesquisar materiais em todas as combinações de parâmetros possíveis é quase impossível. Ao introduzir inteligência artificial no design de metamateriais, Eu acredito que o potencial dos metamateriais será totalmente realizado, "disse Shuang Zhang, professor de física da Universidade de Birmingham. "A pesquisa do Prof. Liu aponta para uma nova direção de pesquisa que será seguida por muitos grupos neste campo."

Os engenheiros agora podem usar o algoritmo para descobrir novos materiais com características úteis específicas. Por exemplo, Os painéis solares atuais só podem converter 20 a 30 por cento da luz do sol em energia. Liu está interessado em encontrar um material capaz de absorver 100% da luz para criar painéis solares mais eficientes.

"Com este algoritmo, podemos projetar novas propriedades de metamateriais sob demanda, "disse Liu, professor assistente de engenharia mecânica e industrial. "Esses novos materiais óticos servirão como base para uma variedade de dispositivos funcionais."

Então, quão longe está essa capa de invisibilidade? Liu disse estar confiante de que o algoritmo seria capaz de identificar o material certo. Mas a tecnologia atual só poderia montar o material em escala nanométrica. Fabricar uma capa grande o suficiente para alguém vestir é um desafio significativo que Liu acredita que os cientistas ainda estão 10 a 15 anos para superar.

"Vimos um tremendo progresso na fabricação avançada, como impressão 3-D, "Liu disse." Espero que as pessoas que trabalham nesta área tenham algumas idéias criativas para resolver o desafio de fabricação de uma capa vestível. "