Het vinden van nieuwe materialen is bijna een ambacht te noemen. Waren het vroeger de alchemisten die experimenteerden met allerlei duistere brouwsels, nu zijn het de chemici die de wereld voorzien van allerlei nuttige, handige of soms ook schadelijke materialen. Materialen met bijzondere, soms zelfs spectaculaire, eigenschappen.

En we hebben hard nieuwe materialen nodig. Materialen die efficiënter zonlicht omzetten in elektriciteit, materialen die onze batterijen een snellere laadtijd geven, materialen waarmee we zout water om kunnen zetten in zoet water of waarmee we CO2 uit de lucht kunnen halen. Maar het maken van nieuwe materialen is, ondanks al onze wetenschappelijke modellen, nog steeds ambachtelijk handwerk. Met onze chemische kennis kunnen we weliswaar nieuwe moleculen bedenken, maar we hebben geen idee wat ze doen, of ze wel te maken zijn en hoe ze zich gedragen in het ‘echte leven’. Het onderzoeken van de eigenschappen van nieuwe materialen is nog steeds, net als bij de alchemisten, handwerk en kost soms vele jaren.

Kristin Persson staat als directeur en oprichtster van het Materials Project van Berkeley aan het roer van een materialenrevolutie. Als jonge student besloot ze een database op te zetten van potentiële nieuwe materialen. Inmiddels zitten er honderdduizenden verbindingen incluis al hun eigenschappen in haar database. Daartussen zitten potentiële nieuwe materialen die mogelijk oplossingen bieden voor een schonere wereld.

Dankzij Google komen daar binnenkort nog veel meer potentiële nieuwe materialen bij.  Google voegde onlangs een nieuwe tak toe aan Deepmind (hun kunstmatige intelligentie-afdeling) die enorm disruptief belooft te zijn: GNoMe (Graph Networks for Materials Exploration). De naam is niet geheel toevallig gekozen: een Gnome is een mythologisch wezen uit de renaissance die zich bezighield met magie en alchemie.

GNoMe heeft gebruik gemaakt van alle gegevens in het Materials Project van Persson en is in staat om een taak te vervullen die ons anders zo’n 800 jaar onderzoek zou kosten. GNoMe  ontdekte in korte tijd 380.000 nieuwe, mogelijk bruikbare, stoffen. Daarmee hebben onderzoekers een lijst van nieuwe materialen die ze kunnen synthetiseren voor experimenteel onderzoek. Ongeveer 736 daarvan zijn al onafhankelijk gemaakt in onderzoekslaboratoria over de hele wereld.

‘Onder deze kandidaten,’ zo staat in een publicatie op Google Blog, ‘bevinden zich materialen die het potentieel hebben om toekomstige transformatieve technologieën te ontwikkelen, variërend van supergeleiders, het aandrijven van supercomputers en batterijen van de volgende generatie om de efficiëntie van elektrische voertuigen te vergroten.’

Maar die stoffen moet je dan wel snel kunnen maken. Dat kan in Berkeley met behulp van volautomatische (lees: door robots bestuurde) autonome laboratoria. In het A-lab voeren robots 24 uur per dag zeer nauwgezet het handwerk uit. Computers analyseren de resultaten en geven hun verbeteringen door aan robots die de verbeteringen weer doorvoeren. Dit moet voor een radicale vermindering van verspilde tijd zorgen waardoor onderzoekers hun inspanningen uiteindelijk kunnen richten op het ontwerpen van nieuwe materialen met elke gewenste eigenschap.

Google voegt alle ontdekkingen en voorspellingen van GNoME toe aan het Next Gen Materials Project. Persson is blij met de samenwerking, haar droom om een schonere wereld te realiseren waarin we duurzame materialen maken in plaats van vervuilende, komt daarmee opeens veel dichterbij.