Umělá inteligence zmapovala 67 000 magnetů – na obzoru budoucnost bez prvků vzácných zemin

Databáze, která by mohla přepsat globální dodavatelské řetězce

Vědci z University of New Hampshire využili umělou inteligenci k vytvoření nejkomplexnější prohledávatelné databáze magnetických materiálů, jaká kdy byla sestavena – katalogizovali 67 573 sloučenin a identifikovali 25 dříve neznámých materiálů, které si zachovávají silné magnetické vlastnosti i při zvýšených teplotách. Tato práce, publikovaná v časopise Nature Communications, by mohla pomoci přerušit jednu z nejstrategičtěji nebezpečných závislostí v moderním průmyslu: závislost na prvcích vzácných zemin kontrolovaných Čínou pro výrobu magnetů, které pohánějí elektromobily, větrné turbíny a spotřební elektroniku.

Jak to umělá inteligence dokázala

Místo testování milionů potenciálních kombinací materiálů v laboratoři – což by byl proces, který by trval desítky let – tým UNH vytvořil systém umělé inteligence, který automaticky čte vědeckou literaturu a extrahuje experimentální data. Systém poté vkládá tyto informace do modelů strojového učení, které předpovídají, zda je daný materiál magnetický, a odhadují jeho Curieovu teplotu, tedy hranici, nad kterou magnet ztrácí své vlastnosti.

„Urychlením objevování udržitelných magnetických materiálů můžeme snížit závislost na prvcích vzácných zemin, snížit náklady na elektromobily a systémy obnovitelné energie a posílit výrobní základnu USA,“ uvedl hlavní autor Suman Itani, doktorand fyziky na UNH. Výsledný zdroj, nazvaný Northeast Materials Database, již využívají výzkumníci v celém oboru.

Problém s prvky vzácných zemin se zhoršuje

Naléhavost tohoto výzkumu nelze přeceňovat. Čína kontroluje zhruba 60 % celosvětové těžby prvků vzácných zemin, 85–90 % zpracovatelské kapacity a vyrábí přes 90 % vysoce výkonných slinutých permanentních magnetů používaných v automobilech, větrných turbínách a obranných systémech. Typický motor elektromobilu obsahuje 1–2 kilogramy neodymu a praseodymu – prvků, které se převážně zpracovávají v Číně.

V dubnu 2025 Peking dále zpřísnil kontrolu zavedením vývozních kontrol na sedm těžkých prvků vzácných zemin a všechny související sloučeniny. Evropské ceny prvků vzácných zemin následně vzrostly až na šestinásobek čínských domácích cen a některé automobilky byly nuceny dočasně zastavit výrobní linky. Podle Centra pro strategická a mezinárodní studia tyto kontroly ohrožují i dodavatelské řetězce obranného průmyslu USA.

Paralelní průlom z Georgetownu

Databáze UNH není jedinou frontou v závodu o materiály bez prvků vzácných zemin. Vědci z Georgetown University samostatně syntetizovali novou třídu magnetů založenou na boridech s vysokou entropií – kombinujících hojně se vyskytující přechodné kovy a bór v převážně neprozkoumané krystalové struktuře C16. Výsledné materiály dosahují magnetické anizotropie blížící se anizotropii permanentních magnetů ze vzácných zemin, a to bez jediného atomu neodymu nebo dysprosia. Jejich přístup, podrobně popsaný na Phys.org, také zcela eliminuje drahé kovy.

Od laboratorního stolu po tovární halu

Oba průlomy stále čelí stejnému strmému stoupání: laboratorní výsledky musí přežít průmyslové škálování. Výkon magnetů se často zhoršuje, když se sloučeniny vyrábějí ve velkém, a optimalizace výrobních procesů pro zcela nové třídy materiálů trvá roky. Profesor Jiadong Zang z UNH uznal tuto výzvu, ale vyjádřil přesvědčení: tým je „optimistický, že naše experimentální databáze a rostoucí technologie umělé inteligence učiní tento cíl dosažitelným.“

Pokud se jen hrstka z 25 označených sloučenin ukáže jako životaschopná ve velkém měřítku, bude to mít významné důsledky. Čistá energetická transformace je v současnosti závislá na dodavatelském řetězci soustředěném v jedné zemi – zemi, která již prokázala ochotu využít tuto páku. Důvěryhodná alternativa bez prvků vzácných zemin by nejen snížila náklady; zásadně by změnila geopolitiku zelené ekonomiky.