Produir hidrogen «verd» per electròlisi requereix avui catalitzadors fets amb metalls cars i escassos, com el platí o l'iridi, un dels colls d'ampolla econòmics que frenen que aquesta tecnologia s'escali. Un equip de l'Indian Institute of Technology Gandhinagar (IITGN), a l'Índia, ha explorat una via alternativa: un material de carboni d'un sol àtom de gruix, però amb l'estructura deliberadament desordenada, en lloc de l'entramat hexagonal perfecte del grafè.
El material, anomenat carboni amorf monocapa (MAC), es comporta com una mena d'«esponja catalítica» gràcies precisament al seu desordre atòmic, que multiplica els punts on pot tenir lloc la reacció de generació d'hidrogen. Per estudiar-lo, l'equip —format pel doctorand Sreehari M S, Ashutosh Krishna Amaram (ara a la Universitat d'Illinois a Chicago i l'Argonne National Laboratory) i el professor associat Raghavan Ranganathan com a investigador principal— ha combinat càlculs de teoria del funcional de la densitat (DFT), de gran precisió però costosos, amb el potencial interatòmic d'aprenentatge automàtic MACE, que n'ha permès estendre l'anàlisi a prop de 1.183 punts diferents de la superfície del material, molts més dels que la DFT sola hauria pogut cobrir. Els resultats mostren que els punts amb més distorsió d'enllaç, angles irregulars i ondulacions superficials són els que faciliten més l'adsorció d'hidrogen, mentre que les zones amb un ordre semblant al del grafè hi resulten menys eficients; al voltant d'un 15% dels punts analitzats es troben dins del marge d'energia que els autors consideren favorable per a la catàlisi.
El treball, publicat a la revista npj 2D Materials and Applications, és rellevant perquè mostra com l'aprenentatge automàtic pot fer d'intermediari entre la precisió dels mètodes quàntics tradicionals i l'escala que calen per explorar materials complexos: permet fer un cribratge computacional molt més ampli abans de decidir quines estructures val la pena fabricar i provar en un laboratori.
Es tracta, amb tot, d'un resultat purament computacional. El mateix Ranganathan ho reconeix: «tot i que aportem evidència computacional que el MAC pot generar hidrogen de manera eficient, cal encara validació experimental». Ningú ha fabricat encara aquest material amb el grau de control necessari per confirmar en un laboratori real les prediccions del model.