La producción de fertilizantes depende del amoniaco, que se sintetiza a partir de nitrógeno e hidrógeno. El catalizador aquí es como una sartén universal: debe funcionar en todas las etapas de una reacción de múltiples pasos. El catalizador común de hierro requiere altas temperaturas y presiones, consumiendo mucha energía.

Los investigadores entrenaron aprendizaje automático con millones de estructuras, y la IA generó 15 millones de opciones. La simulación numérica filtró las ineficaces, dejando 279 materiales. Entre ellos, algunos conocidos como hierro con rutenio y otros inesperados, por ejemplo, con vanadio. Sorprendentemente, las bacterias en la naturaleza ya usan enzimas con vanadio para fijar nitrógeno: la evolución nos lleva millones de años de ventaja.

Los nuevos catalizadores permitirán obtener fertilizantes sin metano y sin gasto de agua, con una menor huella de carbono. Para calcular el comportamiento de los átomos ayudan las leyes de la mecánica cuántica, descubiertas por Erwin Schrödinger, Wolfgang Pauli y Enrico Fermi, donde es importante la entropía, una medida del desorden.