KI kartiert 67.000 Magnete – Zukunft ohne Seltene Erden in Sicht

Eine Datenbank, die globale Lieferketten neu gestalten könnte

Wissenschaftler der University of New Hampshire haben künstliche Intelligenz eingesetzt, um die umfassendste durchsuchbare Datenbank magnetischer Materialien zu erstellen, die jemals zusammengestellt wurde. Sie katalogisierte 67.573 Verbindungen und identifizierte 25 bisher unbekannte Materialien, die auch bei erhöhten Temperaturen starke magnetische Eigenschaften beibehalten. Die in Nature Communications veröffentlichte Arbeit könnte dazu beitragen, eine der strategisch gefährlichsten Abhängigkeiten der modernen Industrie zu beenden: die Abhängigkeit von chinesisch kontrollierten Seltenen Erden für die Herstellung von Magneten, die Elektrofahrzeuge, Windkraftanlagen und Unterhaltungselektronik antreiben.

Wie die KI es gemacht hat

Anstatt Millionen potenzieller Materialkombinationen im Labor zu testen – ein Prozess, der Jahrzehnte dauern würde – entwickelte das UNH-Team ein KI-System, das automatisch wissenschaftliche Literatur liest und experimentelle Daten extrahiert. Das System speist diese Informationen dann in Modelle des maschinellen Lernens ein, die vorhersagen, ob ein bestimmtes Material magnetisch ist, und seine Curie-Temperatur schätzen, also die Schwelle, oberhalb derer ein Magnet seine Eigenschaften verliert.

„Durch die Beschleunigung der Entdeckung nachhaltiger magnetischer Materialien können wir die Abhängigkeit von Seltenen Erden verringern, die Kosten für Elektrofahrzeuge und erneuerbare Energiesysteme senken und die US-amerikanische Produktionsbasis stärken“, sagte die Hauptautorin Suman Itani, eine Doktorandin der Physik an der UNH. Die daraus resultierende Ressource, die Northeast Materials Database, wird bereits von Forschern auf diesem Gebiet genutzt.

Das Problem der Seltenen Erden verschärft sich

Die Dringlichkeit dieser Forschung ist kaum zu überschätzen. China kontrolliert etwa 60 % des globalen Abbaus Seltener Erden, 85–90 % der Verarbeitungskapazität und stellt über 90 % der hochleistungsfähigen gesinterten Permanentmagnete her, die in Autos, Windkraftanlagen und Verteidigungssystemen verwendet werden. Ein typischer Elektromotor enthält 1–2 Kilogramm Neodym und Praseodym – Elemente, die überwiegend in China verarbeitet werden.

Im April 2025 verschärfte Peking seine Kontrolle weiter und führte Exportkontrollen für sieben schwere Seltenerdelemente und alle zugehörigen Verbindungen ein. Die europäischen Preise für Seltene Erden stiegen daraufhin auf das bis zu Sechsfache der chinesischen Inlandspreise, und einige Autohersteller waren gezwungen, die Produktionslinien vorübergehend einzustellen. Laut dem Center for Strategic and International Studies bedrohen die Kontrollen auch die US-amerikanischen Verteidigungslieferketten.

Ein paralleler Durchbruch von Georgetown

Die UNH-Datenbank ist nicht die einzige Front im Rennen um Seltene-Erden-freie Materialien. Forscher der Georgetown University synthetisierten separat eine neue Klasse von Magneten auf der Basis von Hochenthalpieboriden – einer Kombination aus häufig vorkommenden Übergangsmetallen und Bor in einer weitgehend unerforschten C16-Kristallstruktur. Die resultierenden Materialien erreichen eine magnetische Anisotropie, die sich der von Seltenerd-Permanentmagneten annähert, ohne ein einziges Atom Neodym oder Dysprosium. Ihr Ansatz, der von Phys.org detailliert beschrieben wird, eliminiert auch Edelmetalle vollständig.

Vom Labortisch in die Fabrikhalle

Beide Durchbrüche stehen noch vor dem gleichen steilen Aufstieg: Laborergebnisse müssen die industrielle Skalierung überstehen. Die Magnetleistung verschlechtert sich oft, wenn Verbindungen in großen Mengen hergestellt werden, und die Optimierung von Herstellungsprozessen für völlig neue Materialklassen dauert Jahre. Professor Jiadong Zang von der UNH räumte die Herausforderung ein, zeigte sich aber zuversichtlich: Das Team sei „optimistisch, dass unsere experimentelle Datenbank und die wachsenden KI-Technologien dieses Ziel erreichbar machen werden“.

Wenn sich auch nur eine Handvoll der 25 identifizierten Verbindungen im großen Maßstab als brauchbar erweisen, sind die Auswirkungen erheblich. Die Energiewende hängt derzeit von einer Lieferkette ab, die in einem einzigen Land konzentriert ist – einem Land, das bereits seine Bereitschaft gezeigt hat, diese Hebelwirkung zu nutzen. Eine glaubwürdige Alternative ohne Seltene Erden würde nicht nur die Kosten senken, sondern auch die Geopolitik der grünen Wirtschaft grundlegend verändern.