Внутри топливного элемента протоны должны быстро бежать сквозь твёрдый материал, как пассажиры сквозь турникеты в час пик. Если турникеты редкие и узкие — ток слабый. Раньше, чтобы найти материал с хорошей протонной проводимостью, химики перебирали соединения почти вслепую, по одному. Теперь компьютерная программа сама просмотрела более шести миллионов кандидатов.

Программа искала не по готовым формулам, а по узору из атомов: как именно кислород и другие атомы расположены в кристалле. Такой подход помог найти 27 соединений, которые отлично проводят протоны. Среди них — уже известные проводники (значит, метод работает), а также более десяти совершенно новых веществ, включая органические материалы и соединения, которые ещё не синтезированы в лаборатории.

Самое интересное открытие — универсальное правило: в момент, когда протон перескакивает с одного атома кислорода на другой, расстояние между этими атомами всегда около 2,5 ангстрема (это в пять раз меньше миллиардной доли метра). Такое расстояние встречается в самых разных химических составах. Получается, что протонная проводимость зависит не от конкретного вещества, а от того, как атомы могут вращаться, как соединены водородные связи и насколько вероятен сам прыжок протона. Это понимание поможет целенаправленно создавать новые материалы для топливных элементов, работающих без воды.