Uma equipa de investigadores da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto (FCUP) está a ajudar no desenvolvimento e validação de novos materiais magnéticos com aplicação direta em veículos elétricos, turbinas eólicas, robótica e sistemas de defesa.  

O trabalho é coordenado pela alqem, uma startup DeepTech alemã que acaba de angariar 8 milhões de euros numa ronda de financiamento pre-seed, para acelerar a descoberta destes materiais baseados em Inteligência Artificial (IA).  

A alqem utiliza IA e validação laboratorial para descobrir a próxima geração de materiais avançados, começando por ímanes sem terras raras. O objetivo é reduzir a dependência energética face à China, já que 90% destes ímanes permanentes (que utilizam terras raras) são produzidos neste país e as recentes restrições à exportação transformaram o abastecimento destes materiais numa questão geopolítica de primeira ordem. 

“Esta colaboração representa um desafio científico multidisciplinar, uma vez que conjuga ferramentas avançadas de ciência computacional com a síntese e caracterização experimental de materiais, promovendo uma interação contínua entre previsões teóricas e resultados laboratoriais”, comenta André Pereira, docente da FCUP e investigador do IFIMUP – Instituto de Física de Materiais Avançados, Nanotecnologia e Fotónica.  

O motor de descoberta da alqem já gerou um conjunto de candidatos a ímanes sem terras raras, cujo desempenho previsto foi validado através de dados experimentais.  

Resultados promissores alcançados na FCUP 

A equipa da FCUP, que tem um contrato de prestação de serviços com a alqem, é responsável pela síntese destes materiais candidatos e pela sua caracterização experimental. Para isso, os investigadores recorrem a um conjunto de técnicas complementares que permitem avaliar as suas propriedades estruturais, químicas e magnéticas. “Esta caracterização é fundamental para validar as previsões dos modelos e aprofundar a compreensão da relação entre composição, estrutura e propriedades dos materiais”, explica o docente da FCUP.  

Os resultados até ao momento são, segundo o investigador, “extremamente promissores”: “Verifica-se uma excelente concordância entre as previsões dos modelos e os resultados experimentais obtidos na FCUP.” Para além de André Pereira, integram também a equipa da FCUP a investigadora Ana Pires e a bolseira de investigação, Leonor Garcia. 

A combinação entre previsões teóricas e validação experimental permite não só aumentar a confiança na identificação de novos materiais, como também acelerar o seu desenvolvimento e otimização. Desta forma, é possível reduzir o número de ensaios experimentais necessários e contribuir para uma investigação mais eficiente e orientada para aplicações tecnológicas. 

Materiais que irão impulsionar a próxima era tecnológica 

“Pela primeira vez, dispomos de um mapa do universo dos materiais. Não apenas de alguns compostos conhecidos, mas de centenas de milhões de possibilidades que podemos agora explorar de forma sistemática e trazer para o mundo. Materiais que poderão tornar os veículos elétricos mais eficientes, as turbinas eólicas mais potentes e as cadeias de abastecimento críticas independentes do controlo de um único país”, afirma Hanh Nguyen, CEO da alqem. 

Entre os parceiros de investigação da alqem estão também a LMU Munique, a Universidade Técnica de Munique (TU Munich), o Instituto Superior Técnico e a Universidade de Coimbra. 

Fundadores da alqem (da esquerda para a direita): Tiago Cerqueira (CTO), Hanh Nguyen, CEO da alqem e Milan Allan (da LTU Munich). Foto: DR

O trabalho desta startup é apoiado por uma estreita colaboração com o Instituto Max Planck para a Física Química dos Sólidos, em Dresden, dedicada ao desenvolvimento de materiais magnéticos de nova geração. A colaboração é liderada por Claudia Felser, diretora do Instituto e vice-presidente da Sociedade Max Planck, que integra igualmente o conselho científico da alqem, juntamente com Miguel Marques, docente da Universidade Ruhr de Bochum) e Michael Viertler, antigo Senior Partner e Managing Partner da McKinsey em Munique. 

A última grande descoberta ocorreu há mais de 40 anos. Agora, com estes avanços e com a colaboração da FCUP, espera-se chegar a um íman permanente inovador, sem terras raras, que permita acelerar a tecnologia do futuro.