Die Revolutionierung der Materialsynthese durch künstliche Intelligenz

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Hanh Nguyen (CEO, links) und Julia Krez (VP Operations, rechts) begutachten den bewährten Lichtbogenofen. Die Chemikerin Julia Krez promovierte bei Prof. Claudia Felser und ist auch Kuratoriumsmitglied des MPI Chemische Physik fester Stoffe. | Copyright: alqem AI GmbH | Download

Bronze, Eisen, Stahl, Silizium: Jede bedeutende technologische Ära wurde durch neue Materialien geprägt. Von den theoretisch möglichen kristallinen Verbindungen wurde jedoch nur ein Bruchteil jemals synthetisiert. Hunderte Millionen Möglichkeiten bleiben somit unentdeckt. Gleichzeitig gerät die Versorgung mit kritischen Rohstoffen zunehmend in die Hände weniger Länder. Hochleistungspermanentmagnete, die unter anderem für Elektrofahrzeuge, Windkraftanlagen, Robotik und Verteidigungssysteme unverzichtbar sind, werden zu rund 90 Prozent in China produziert. Jüngste Exportbeschränkungen haben die Materialversorgung zu einer geopolitischen Schlüsselfrage gemacht.

Mit dieser Schlüsselfrage und der Forschung an sogenannten Quantenmaterialien setzen sich die MPG und ihre Institute, die auf den Gebieten der Festkörperforschung sowie angrenzenden Bereichen tätig sind, bereits seit Längerem auseinander. Es existieren zahlreiche wissenschaftliche Kooperationen und Vereinbarungen zu diesen Themen zwischen der Max-Planck-Gesellschaft und anderen wissenschaftlichen Partnern. Aber auch den Weg des wissenschaftlichen Austauschs zwischen Max-Planck-Instituten und der Industrie bzw. Start-ups verfolgt die MPG schon länger. Das jüngste Beispiel ist die wissenschaftliche Unterstützung von Alqem AI, einem DEEPTech-Start-up, durch das Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden im Bereich magnetischer Materialien der nächsten Generation in der Person von Prof. Claudia Felser, Direktorin des Max-Planck-Instituts für Chemische Physik fester Stoffe und Vizepräsidentin der Max-Planck-Gesellschaft.

Alqem AI, das gerade eine Pre-Seed-Finanzierung in Höhe von 8 Millionen Euro abgeschlossen hat, verfolgt dabei den Ansatz, KI bei der Identifizierung geeigneter Materialien einzusetzen. Das Unternehmen wurde vom Team hinter Alexandria gegründet, der weltweit führenden offenen Materialdatenbank, die zahlreiche Universitäten und Unternehmen in der KI-gestützten Materialforschung nutzen. Den Kern der KI-Plattform bilden zwei eigene Datenfundamente: eine Datenbank vorhergesagter Materialien in einem bisher unerreichten Umfang sowie hochwertige Trainingsdaten für Materialeigenschaften, die es in dieser Form zuvor nicht gab. Eigene Laborkapazitäten zur Synthese stellen sicher, dass aus digitalen Vorhersagen reale Materialien werden.

„Wir beginnen dort, wo der Bedarf am größten ist: bei Magneten ohne seltene Erden – ein Produkt, das die Welt dringend braucht, denn seltene Erden können seit Jahrzehnten nicht ersetzt werden. Aber die KI-Plattform, die wir aufbauen, ist nicht auf eine Materialklasse beschränkt“, sagt Dr. Hanh Nguyen, CEO von Alqem AI.
Auf dem Gebiet der Synthese und Charakterisierung von Magneten ohne seltene Erden arbeitet das Team um Claudia Felser bereits seit Längerem. Sie engagiert sich bei diesem Start-up aus Überzeugung: „Einen wirklich neuen Permanentmagneten zu entdecken, gehört zu den schwierigsten Problemen der Materialwissenschaft. Der letzte echte Durchbruch liegt über vierzig Jahre zurück. Das Besondere am Ansatz von alqem ist, dass er nicht bei der Vorhersage stehen bleibt. In unserer Zusammenarbeit bringen wir genau die seltenerdfreien Kandidaten auf den experimentellen Prüfstand, auf die die Forschung seit Langem wartet. Und es ist die Verbindung aus großangelegtem computergestütztem Screening und konsequenter Synthese, die mich überzeugt, dass das funktionieren kann.”

Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Prof. Dr. Claudia Felser

Weitere Informationen:
https://www.chemie.de/news/1189143/8-millionen-euro-fuer-die-materialien-von-morgen.html