Bahan super keras dicari karena fleksibilitasnya. Ini tidak dipahami dalam hal flex, tetapi dalam hal apa bahan super-keras ini dapat digunakan untuk konstruksi. Misalnya, membuat lapisan anti gores dapat menemukan sejumlah aplikasi. Ini berarti bahwa menemukan lebih banyak materi ini adalah salah satu prioritas utama bagi para ilmuwan. Di situlah tim dari Universitas Buffalo menggunakan kecerdasan buatan untuk mengidentifikasi empat puluh tiga jenis karbon yang sebelumnya tidak diketahui.
Bentuk karbon ini dikatakan stabil dan super. Namun, 43 struktur karbon ini masih bersifat teoritis, artinya telah diprediksi tetapi belum dibuat. Eva Zurek, yang adalah seorang ahli kimia di University of Buffalo, mengatakan: ‘Berlian saat ini merupakan bahan tersulit yang tersedia secara komersial, tetapi harganya sangat mahal. Saya memiliki kolega melakukan percobaan tekanan tinggi di lab, memeras bahan di antara berlian, dan mereka mengeluh tentang betapa mahalnya ketika berlian rusak. Kami ingin menemukan sesuatu yang lebih sulit daripada berlian. Jika Anda bisa menemukan bahan lain yang sulit, Anda berpotensi membuatnya lebih murah. Mereka juga dapat memiliki sifat berguna yang tidak dimiliki berlian. Mungkin mereka berinteraksi secara berbeda dengan panas atau listrik, misalnya.
Bagaimana Anda mendefinisikan kekerasan material? Kekerasan material ditentukan oleh kemampuannya untuk meninggalkan dampak. Menurut Zurek, pengukuran kekerasan suatu material dapat digambarkan sebagai “jika Anda mencoba untuk mengeluarkan material dengan titik yang tajam, Anda tidak akan membuat lubang atau lubangnya akan sangat kecil.” Kekerasan dapat diuji menggunakan uji kekerasan Vickers yang telah digunakan untuk mengukur kekerasan bahan sejak tahun 1925. Kekerasan diklaim lebih tinggi jika suatu bahan melewati tanda 40 gigapascal, unit yang dimaksudkan untuk mengukur tekanan.
Meskipun masih ada beberapa ketidakpastian ketika datang ke perhitungan, para ilmuwan percaya bahwa 43 bahan hipotetis akan mampu mencetak lebih dari 40 dalam tes kekerasan Vickers mereka. Zurek menjelaskan: ‘Sangat sedikit bahan super-keras yang diketahui, sehingga menarik untuk menemukan yang baru. Satu hal yang kita ketahui tentang bahan super keras adalah bahwa mereka harus memiliki ikatan yang kuat. Ikatan karbon-karbon sangat kuat, itu sebabnya kami melihat karbon. Unsur-unsur lain yang biasanya dalam bahan super keras berasal dari sisi yang sama dari tabel periodik, seperti boron dan nitrogen. “
Tim mengandalkan XtalOpt untuk menghasilkan struktur kristal karbon untuk menemukan variasi karbon super keras. XtalOpt adalah algoritma evolusioner sumber terbuka untuk prediksi struktur kristal yang dikembangkan di laboratorium Zurek. Algoritma pembelajaran mesin lain yang dilatih dalam database Automatic FLOW (AFLOW), sebuah perpustakaan besar bahan yang kekerasannya telah ditentukan, digunakan untuk menebak kekerasan struktur yang dibuat oleh XtalOpt.
Stefano Curtarolor, Ph.D., profesor teknik mesin dan ilmu material di Duke University, mengatakan: ‘Ini adalah pengembangan bahan yang dipercepat. Itu akan selalu memakan waktu, tetapi kami menggunakan AFLOW dan pembelajaran mesin untuk mempercepat proses. Algoritma belajar, dan jika Anda telah melatih model dengan baik, algoritme akan memprediksi sifat material, dalam hal ini, kekerasan, dengan presisi yang masuk akal.
Rekan penulis studi, Cormac Toher, Ph.D., dan asisten profesor penelitian di bidang teknik mesin dan ilmu material di Duke University, mengatakan: “Anda dapat mengambil bahan prediksi terbaik menggunakan teknik komputasi dan melakukannya secara eksperimental.”
