تُعد البطاريات من العناصر الأساسية في التحول نحو عالم منخفض الانبعاثات، حيث تعتمد عليها بشكل كبير المركبات الكهربائية والأجهزة الذكية.
ومع ذلك، تواجه تقنيات البطاريات الحالية، وخصوصا بطاريات الليثيوم-أيون، تحديات عدة مثل انخفاض كثافة الطاقة، تراجع الأداء مع مرور الوقت، وحساسيتها للتغيرات الحرارية.
في هذا السياق، يعمل الباحثون على تطوير ما يعرف بـ"البطاريات متعددة التكافؤ"، التي تستخدم عناصر أكثر وفرة من الليثيوم، ما يجعلها أقل تكلفة وأكثر استدامة، بالإضافة إلى قدرتها على تخزين طاقة أكبر وتحقيق أداء محسّن.
لكن الشحنة الأكبر وحجم الأيونات في هذه البطاريات تشكل تحديًا تقنيًا كبيرًا أمام دمجها بكفاءة في التصميم.
ولتجاوز هذه العقبة، لجأ فريق البحث إلى الذكاء الاصطناعي التوليدي، شبيه بالتقنيات التي تقوم عليها أنظمة مثل ChatGPT، لاستكشاف آلاف التركيبات المحتملة بسرعة ودقة عالية، واختيار المواد الأكثر ملاءمة لتطوير البطاريات متعددة التكافؤ.
وقال البروفيسور ديباكار داتا من معهد نيوجيرسي للتكنولوجيا:
"المشكلة لم تكن في نقص المواد المرشحة، بل في استحالة اختبار ملايين التركيبات يدويًا. لذا استخدمنا الذكاء الاصطناعي كأداة ذكية وسريعة لاستكشاف هذا المجال واستخلاص الهياكل التي قد تجعل هذه البطاريات قابلة للتطبيق العملي."
وأثمرت هذه التقنية عن اكتشاف 5 هياكل جديدة لأكاسيد المعادن الانتقالية المسامية، التي تميزت بخصائص فريدة تتيح نقل الأيونات الكبيرة بسرعة وأمان، مما يعد خطوة جوهرية نحو تطوير بطاريات الجيل القادم.
وأضاف البروفيسور داتا أن استخدام أدوات الذكاء الاصطناعي سرّع بشكل غير مسبوق من عملية البحث والاكتشاف، مما يعزز فرص تطوير بدائل فعالة ومستدامة لتقنية الليثيوم-أيون الحالية.
بعد ذلك، قام الفريق بإجراء محاكاة تقليدية لاختبار المواد الجديدة والتأكد من قابليتها للاستخدام العملي في ظروف واقعية.
نشرت نتائج هذه الدراسة في مجلة Cell Reports العلمية.