La production d'engrais dépend de l'ammoniac, synthétisé à partir d'azote et d'hydrogène. Le catalyseur est ici comme une poêle universelle : il doit fonctionner à toutes les étapes d'une réaction en plusieurs temps. Le catalyseur classique à base de fer exige des températures et des pressions élevées, ce qui consomme beaucoup d'énergie.

Les chercheurs ont entraîné l'apprentissage automatique sur des millions de structures, et l'IA a généré 15 millions de variantes. La simulation numérique a éliminé les moins efficaces, ne laissant que 279 matériaux. Parmi eux, des familiers comme le fer avec le ruthénium, et des surprenants, comme avec le vanadium. Étonnamment, les bactéries utilisent déjà dans la nature des enzymes contenant du vanadium pour fixer l'azote — l'évolution nous a devancés de millions d'années.

Les nouveaux catalyseurs permettront d'obtenir des engrais sans méthane ni consommation d'eau, avec une empreinte carbone réduite. Pour calculer le comportement des atomes, on s'appuie sur les lois de la mécanique quantique découvertes par Erwin Schrödinger, Wolfgang Pauli et Enrico Fermi, où l'entropie — mesure du désordre — joue un rôle clé.