Un enfoque revolucionario en la automatización de laboratorios está transformando la manera en que los científicos descubren nuevos materiales. Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han desarrollado un laboratorio autodirigido que recopila al menos diez veces más datos que las técnicas anteriores, acelerando de forma espectacular el ritmo del descubrimiento de materiales.
El avance, publicado en Nature Chemical Engineering, utiliza experimentos de flujo dinámico en los que las mezclas químicas fluyen continuamente a través del sistema mientras son monitorizadas en tiempo real. Esto supone una desviación significativa respecto a los métodos tradicionales en estado estacionario, que requieren esperar a que las reacciones finalicen antes de analizarlas.
"Ahora hemos creado un laboratorio autodirigido que utiliza experimentos de flujo dinámico, donde las mezclas químicas se varían de forma continua a través del sistema y se monitorizan en tiempo real", explica Milad Abolhasani, profesor ALCOA de Ingeniería Química y Biomolecular en NC State y autor principal del estudio. "Es como pasar de una sola instantánea a toda una película de la reacción a medida que ocurre".
El sistema nunca deja de funcionar ni de caracterizar muestras, capturando datos cada medio segundo en lugar de esperar a que termine cada experimento. Esta operación continua permite que los algoritmos de aprendizaje automático del laboratorio reciban una cantidad mucho mayor de datos experimentales de alta calidad, haciendo que sus predicciones sean cada vez más precisas y acelerando las capacidades de resolución de problemas.
Más allá de la velocidad, la innovación reduce significativamente el impacto medioambiental. "Al reducir el número de experimentos necesarios, el sistema disminuye drásticamente el uso de productos químicos y los residuos, promoviendo prácticas de investigación más sostenibles", señala Abolhasani. "El futuro del descubrimiento de materiales no solo trata de cuán rápido podemos avanzar, sino también de la responsabilidad con la que lo hacemos".
Las implicaciones para abordar los desafíos globales son profundas. Los laboratorios autodirigidos podrían permitir a los científicos descubrir materiales revolucionarios para energía limpia, nueva electrónica o productos químicos sostenibles en días en lugar de años. En las pruebas, el sistema de flujo dinámico identificó los candidatos óptimos de materiales en el primer intento tras el entrenamiento, demostrando su eficiencia.
Esta tecnología forma parte de un movimiento más amplio hacia la ciencia autónoma, donde la IA y la robótica aceleran el descubrimiento entre 10 y 100 veces en comparación con los métodos tradicionales. A medida que estos sistemas continúan evolucionando, prometen ofrecer soluciones más rápidas a los desafíos más urgentes de la sociedad en energía, sostenibilidad y desarrollo de materiales avanzados.