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 autónomo que recopila al menos 10 veces más datos que las técnicas anteriores, acelerando de manera drástica el ritmo del descubrimiento de materiales.
El avance, publicado en Nature Chemical Engineering, utiliza experimentos de flujo dinámico donde las mezclas químicas fluyen continuamente a través del sistema mientras son monitoreadas en tiempo real. Esto representa un cambio significativo respecto a los métodos tradicionales de estado estacionario, que requieren esperar a que las reacciones terminen antes de analizarlas.
"Ahora hemos creado un laboratorio autónomo que utiliza experimentos de flujo dinámico, donde las mezclas químicas se varían continuamente a través del sistema y se monitorean en tiempo real", explica Milad Abolhasani, Profesor ALCOA de Ingeniería Química y Biomolecular en NC State y autor correspondiente del estudio. "Es como pasar de una sola fotografía a ver toda la película de la reacción mientras 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 la capacidad de resolver problemas.
Más allá de la velocidad, la innovación reduce significativamente el impacto ambiental. "Al reducir el número de experimentos necesarios, el sistema disminuye drásticamente el uso de químicos y el desperdicio, promoviendo prácticas de investigación más sostenibles", señala Abolhasani. "El futuro del descubrimiento de materiales no solo se trata de qué tan rápido podemos avanzar, sino también de cuán responsablemente llegamos ahí".
Las implicaciones para abordar los desafíos globales son profundas. Los laboratorios autónomos podrían permitir a los científicos descubrir materiales innovadores para energía limpia, nueva electrónica o químicos sostenibles en días en lugar de años. En las pruebas, el sistema de flujo dinámico identificó 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 para los desafíos más urgentes de la sociedad en energía, sostenibilidad y desarrollo de materiales avanzados.