Une approche révolutionnaire de l’automatisation des laboratoires est en train de transformer la manière dont les scientifiques découvrent de nouveaux matériaux. Des chercheurs de l’Université d’État de Caroline du Nord ont développé un laboratoire autonome capable de collecter au moins dix fois plus de données que les techniques précédentes, accélérant de façon spectaculaire le rythme des découvertes dans le domaine des matériaux.
Cette avancée, publiée dans la revue Nature Chemical Engineering, repose sur des expériences en flux dynamique où les mélanges chimiques circulent en continu dans le système tout en étant surveillés en temps réel. Il s’agit d’un changement radical par rapport aux méthodes traditionnelles à l’état stationnaire, qui nécessitent d’attendre la fin des réactions avant d’en analyser les résultats.
« Nous avons désormais créé un laboratoire autonome qui exploite des expériences en flux dynamique, où les mélanges chimiques sont continuellement modifiés dans le système et surveillés en temps réel », explique Milad Abolhasani, professeur ALCOA de génie chimique et biomoléculaire à NC State et auteur correspondant de l’étude. « C’est comme passer d’un simple cliché à un film complet de la réaction au fur et à mesure qu’elle se déroule. »
Le système ne s’arrête jamais de fonctionner ni de caractériser les échantillons, capturant des données toutes les demi-secondes au lieu d’attendre la fin de chaque expérience. Ce fonctionnement continu permet aux algorithmes d’apprentissage automatique du laboratoire de recevoir un volume bien plus important 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 diminuant le nombre d’expériences nécessaires, le système réduit drastiquement l’utilisation de produits chimiques et la production de déchets, favorisant ainsi des pratiques de recherche plus durables », souligne Abolhasani. « L’avenir de la découverte de matériaux ne se limite pas à la vitesse, il s’agit aussi de la responsabilité avec laquelle nous y parvenons. »
Les implications pour relever les défis mondiaux sont considérables. Les laboratoires autonomes pourraient permettre aux scientifiques de découvrir des matériaux révolutionnaires pour l’énergie propre, l’électronique de nouvelle génération ou la chimie durable en quelques jours au lieu de plusieurs années. Lors des tests, le système en flux dynamique a identifié les candidats matériaux optimaux dès la première tentative après apprentissage, démontrant ainsi son efficacité.
Cette technologie s’inscrit dans un mouvement plus large vers une 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 défis majeurs de notre société en matière d’énergie, de durabilité et de développement de matériaux avancés.