Materials Project: el reto de crear el ‘genoma’ de todos los materiales del mundo

El poder de la ciencia abierta

Hace aproximadamente veinte años, en 2003, el Proyecto Genoma Humano logró descifrar por completo el mapa genético humano. Lo más significativo de este hito científico quizás no fue el hallazgo en sí, sino la determinación de hacer público este conocimiento, como si fuera una biblioteca global. Este acceso universal ha permitido que áreas como la medicina personalizada, la biotecnología y la farmacología progresen a velocidades antes inimaginables.

Un fenómeno similar ocurrió en 2013 con el Proyecto Cerebro Humano, que buscaba mapear el cerebro humano y unir datos con modelos computacionales para entender uno de los sistemas naturales más complejos. Más allá de los descubrimientos específicos, el mayor valor de esta iniciativa ha sido el desarrollo de plataformas colaborativas donde científicos de todo el planeta pueden trabajar sobre fundamentos compartidos.

La filosofía del conocimiento compartido

Estos proyectos surgen de una premisa simple pero poderosa: la ciencia progresa más rápidamente cuando la información es abierta y compartida. No se trata solamente de solucionar problemas específicos, sino de crear infraestructuras de conocimiento que transformen completamente la investigación científica.

Siguiendo esta misma filosofía, en 2011 se inició el Materials Project, desarrollado en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley con apoyo del Departamento de Energía de Estados Unidos. Su objetivo era comparable al del genoma: establecer un mapa universal de materiales, lo que se conoce como el "genoma de la materia".

¿Conocemos todos los materiales existentes?

La respuesta puede resultar sorprendente: no, ni remotamente. Actualmente dependemos de unos pocos miles de materiales comunes como el acero en construcciones, aluminio en aviones, silicio en computadoras y plásticos en envases. Sin embargo, las posibles combinaciones entre elementos de la tabla periódica alcanzan millones. La gran mayoría nunca han sido creadas o investigadas. Entre estas podrían encontrarse superconductores a temperatura ambiente, compuestos ultraligeros o aleaciones (combinaciones de elementos donde al menos uno es metal) casi indestructibles.

Durante décadas, esta información permaneció dispersa en publicaciones científicas, bases de datos privadas o cuadernos de laboratorio. Obtener datos confiables sobre la estabilidad de un compuesto o sus propiedades electrónicas, magnéticas o mecánicas podía requerir años de trabajo experimental y costes considerables. Para transformar esta situación, nació la plataforma del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, con el propósito de crear una biblioteca accesible y abierta sobre materiales.

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Descubrimientos transformadores

• Baterías más avanzadas: Se han identificado electrolitos sólidos que podrían generar baterías más seguras y duraderas, eliminando riesgos de incendio y aumentando la autonomía de vehículos eléctricos
• Alternativas sostenibles: Se han desarrollado nuevos compuestos para cátodos que reducen la dependencia del cobalto
• Energía solar: La base de datos ha permitido descubrir semiconductores abundantes y no tóxicos que podrían reducir costes en paneles fotovoltaicos
• Hidrógeno verde: Se ha facilitado la identificación de catalizadores más eficientes para la electrólisis del agua
• Computación cuántica: Se han propuesto superconductores y materiales exóticos con propiedades únicas para futuros ordenadores cuánticos

Recientemente, una colaboración con la inteligencia artificial de DeepMind predijo más de 380,000 materiales nuevos, varios de los cuales ya han sido creados en laboratorio en cuestión de semanas, demostrando cómo la combinación de datos abiertos y algoritmos acelera el descubrimiento científico.

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El funcionamiento del "Genoma de la Materia"

Este proyecto recopila información sobre:

• Estructuras cristalinas
• Energías de formación
• Diagramas de fase
• Propiedades electrónicas, magnéticas y mecánicas

Mirando hacia el futuro

Gracias a esta plataforma, ahora es posible dirigir la búsqueda de nuevos materiales en lugar de depender exclusivamente del método de ensayo y error. Sin embargo, los cálculos computacionales tienen limitaciones: no abarcan todos los compuestos posibles y requieren complementarse con más datos experimentales. La siguiente fase consistirá en integrar más resultados de laboratorio y continuar expandiendo el mapa.

El valor de este proyecto trasciende la ciencia de materiales. Representa una nueva forma de hacer ciencia: abierta, colaborativa y accesible. Su mensaje es claro: sin datos abiertos y de calidad, la inteligencia artificial no puede aprender; con ellos, puede revolucionar completamente cómo descubrimos y utilizamos la materia.

En un mundo donde el conocimiento frecuentemente se convierte en propiedad privada, elegir plataformas abiertas como Materials Project significa optar por una ciencia más rápida y más equitativa.