Qu’il s’agisse de maintenir les éoliennes à l’abri de la glace ou de convertir par catalyse le dioxyde de carbone résiduel en produits utiles, les matériaux avancés seront essentiels au développement de futures technologies durables.
Le modèle d’apprentissage automatique DALL·E a produit cette image à partir d’une description simple – un peu comme la façon dont une plate-forme activée par l’IA à l’U of T Engineering extrapolera à partir des propriétés des matériaux existants pour créer de nouveaux types d’alliages métalliques. Crédit image : DALL·E/OpenAI
Et un nouveau système connu sous le nom de «Sputtertron» pourrait aider à les trouver.
« Cette plateforme d’accélération des matériaux sera un outil unique, contrôlé par l’IA, qui combinera à la fois la synthèse de nouveaux matériaux et leur caractérisation », déclare le professeur Jason Hattrick Simpers du département de science et génie des matériaux de la faculté des sciences appliquées et de génie de l’Université de Toronto, qui dirige l’équipe qui construit la nouvelle plateforme.
« Cela nous permettra d’augmenter la vitesse à laquelle nous découvrons ces nouveaux matériaux par un facteur de 1 000. »
Le projet est l’un des 16 sur les trois campus de l’U de T qui a reçu cette semaine le soutien du John R. Evans Leaders Fund de la Fondation canadienne pour l’innovation. Dix autres projets dirigés par des professeurs associés aux hôpitaux partenaires de l’U de T ont également reçu du financement.
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Nommé d’après un ancien président de l’Université de Toronto, le Fonds des leaders John R. Evans aide les établissements à recruter et à retenir des chercheurs exceptionnels et à leur fournir les outils et la technologie dont ils ont besoin pour effectuer leur travail.
« Le soutien continu du gouvernement fédéral à la recherche canadienne par l’intermédiaire du fonds John R. Evans Leaders permet aux chercheurs de s’attaquer à certains des problèmes les plus urgents et des plus grands défis au monde », a déclaré Léa Cowen, vice-président, recherche et innovation, et initiatives stratégiques de l’Université de Toronto. « Ces investissements stratégiques soutiendront des projets allant de l’examen de la façon dont les acides gras sont métabolisés à, dans le cas du Sputtertron, le développement de matériaux de pointe nécessaires aux technologies durables. «
Le nom du Sputtertron vient du terme « pulvérisation », une technique qui consiste à bombarder la surface d’un matériau avec des particules énergétiques et à analyser ce qui en sort. La pulvérisation cathodique est souvent utilisée dans l’industrie pour recouvrir un matériau d’un autre matériau dans un processus appelé «dépôt physique en phase vapeur» – un exemple est la fabrication de puces informatiques.
Mais le Sputtertron ne sera pas seulement capable de créer de nouveaux alliages par pulvérisation cathodique, il analysera et caractérisera également de manière autonome les propriétés électroniques de ces nouveaux alliages. Grâce à l’intelligence artificielle, la plateforme peut extrapoler à partir de ces propriétés pour imaginer le prochain matériau à fabriquer et diriger sa création, le tout sans aucune intervention humaine.
Hattrick-Simpers et son équipe utiliseront le financement pour acheter l’équipement et les logiciels dont ils ont besoin pour construire le Sputtertron, qu’ils espèrent avoir opérationnel d’ici décembre 2023. Ils sont particulièrement intéressés par une classe de matériaux connus sous le nom d’alliages à composition complexe/ oxydes ou CCA.
« Les CCA sont fascinants dans la mesure où ils contiennent généralement cinq éléments d’alliage primaires ou plus », déclare Hattrick-Simpers. « Même si vous vous limitez à seulement une trentaine d’éléments utiles, il y a des milliards d’alliages et d’oxydes possibles à explorer, dont la communauté a collectivement étudié moins de 10 000. »
Ces matériaux pourraient être utilisés pour prolonger la durée de vie des véhicules électriques et de leurs composants, ou pour rendre les infrastructures telles que les éoliennes plus résilientes. Ils peuvent également être utilisés comme catalyseurs, accélérant les réactions chimiques qui convertissent le CO2 capturé en carburants, produits chimiques de base ou autres produits de valeur.
Hattrick-Simpers affirme qu’un aspect clé du projet est que ses données et ses conclusions seront mises à la disposition d’autres chercheurs du monde entier.
«Nous permettons l’équité scientifique en fournissant à toute personne intéressée des connaissances exploitables et des outils de calcul fonctionnels pour s’appuyer sur ce que nous avons fait et, espérons-le, trouver d’autres matériaux nouveaux et prometteurs, ainsi que commercialiser de nouvelles technologies», dit-il.
L’équipe prévoit même d’organiser un concours annuel pour concevoir de nouveaux modèles informatiques capables de prédire les propriétés des matériaux avancés. Les trois premiers finalistes collaboreront avec Hattrick-Simpers et son équipe pour valider leurs prédictions à l’aide du Sputtertron.
Pour sa part, Hattrick-Simpers est enthousiasmé par les possibilités de collaboration soulevées par le nouveau projet.
«Avoir le Sputtertron placé ici à l’U de T, où des gens du Conseil national de recherches, de Ressources naturelles Canada, du Consortium d’accélération, A3MD et le Institut des vecteurs peuvent tous avoir un accès direct et apporter leur contribution aux dernières technologies d’IA, c’est absolument incroyable », dit-il.
« Nous sommes impatients de continuer à travailler avec nos collaborateurs et de passer de la démonstration de la viabilité de ces matériaux à leur utilisation réelle pour changer le monde. »
La source: Université de Toronto
