Une approche révolutionnaire de l’automatisation en laboratoire transforme la manière dont les scientifiques découvrent de nouveaux matériaux. Des chercheurs de la North Carolina State University ont développé un laboratoire autonome capable de recueillir au moins dix fois plus de données que les techniques précédentes, accélérant de façon spectaculaire le rythme de la découverte de matériaux.
Cette percée, publiée dans Nature Chemical Engineering, utilise des expériences à flux dynamique où des mélanges chimiques circulent en continu dans le système tout en étant surveillés en temps réel. Cela représente un changement majeur par rapport aux méthodes traditionnelles à l’état stationnaire, qui exigent d’attendre la fin des réactions avant de procéder à l’analyse.
« Nous avons maintenant créé un laboratoire autonome qui exploite des expériences à flux dynamique, où les mélanges chimiques sont continuellement variés dans le système et surveillés en temps réel », explique Milad Abolhasani, professeur ALCOA de génie chimique et biomoléculaire à NC State et auteur principal de l’étude. « C’est comme passer d’une photo unique à un film complet de la réaction au fur et à mesure qu’elle se produit. »
Le système ne s’arrête jamais de fonctionner ni de caractériser des échantillons, capturant des données toutes les demi-secondes plutôt que d’attendre la fin de chaque expérience. Ce fonctionnement continu permet aux algorithmes d’apprentissage automatique du laboratoire de recevoir beaucoup plus de données expérimentales de haute qualité, rendant leurs prédictions de plus en plus précises et accélérant la résolution de problèmes.
Au-delà de la rapidité, cette innovation réduit considérablement l’impact environnemental. « En réduisant le nombre d’expériences nécessaires, le système diminue de façon spectaculaire l’utilisation de produits chimiques et la production de déchets, favorisant des pratiques de recherche plus durables », souligne Abolhasani. « L’avenir de la découverte de matériaux ne se résume pas à la vitesse à laquelle on peut aller, mais aussi à la façon responsable d’y parvenir. »
Les répercussions pour relever les défis mondiaux sont profondes. Les laboratoires autonomes pourraient permettre aux scientifiques de découvrir des matériaux révolutionnaires pour l’énergie propre, de nouveaux dispositifs électroniques ou des produits chimiques durables en quelques jours plutôt qu’en plusieurs années. Lors des essais, le système à flux dynamique a identifié les meilleurs candidats matériaux dès la première tentative après l’entraînement, démontrant ainsi son efficacité.
Cette technologie s’inscrit dans un mouvement plus large vers la science autonome, où l’IA et la robotique accélèrent la découverte de 10 à 100 fois par rapport aux méthodes traditionnelles. À mesure que ces systèmes évoluent, ils promettent d’apporter des solutions plus rapides aux enjeux les plus pressants de la société en matière d’énergie, de durabilité et de développement de matériaux avancés.