Uma abordagem revolucionária para automação de laboratórios está transformando a forma como cientistas descobrem novos materiais. Pesquisadores da Universidade Estadual da Carolina do Norte desenvolveram um laboratório autônomo que coleta pelo menos 10 vezes mais dados do que técnicas anteriores, acelerando de forma significativa o ritmo das descobertas de materiais.
A inovação, publicada na revista Nature Chemical Engineering, utiliza experimentos de fluxo dinâmico, nos quais misturas químicas fluem continuamente pelo sistema enquanto são monitoradas em tempo real. Isso representa uma mudança significativa em relação aos métodos tradicionais de estado estacionário, que exigem aguardar o término das reações antes da análise.
"Agora criamos um laboratório autônomo que faz uso de experimentos de fluxo dinâmico, onde as misturas químicas são continuamente variáveis no sistema e monitoradas em tempo real", explica Milad Abolhasani, professor ALCOA de Engenharia Química e Biomolecular da NC State e autor correspondente do estudo. "É como trocar uma foto única por um filme completo da reação enquanto ela acontece."
O sistema nunca para de operar ou de caracterizar amostras, capturando dados a cada meio segundo, em vez de esperar o término de cada experimento. Essa operação contínua permite que os algoritmos de aprendizado de máquina do laboratório recebam uma quantidade muito maior de dados experimentais de alta qualidade, tornando suas previsões cada vez mais precisas e acelerando a capacidade de resolução de problemas.
Além da velocidade, a inovação reduz significativamente o impacto ambiental. "Ao diminuir o número de experimentos necessários, o sistema reduz drasticamente o uso de produtos químicos e o desperdício, promovendo práticas de pesquisa mais sustentáveis", observa Abolhasani. "O futuro da descoberta de materiais não é apenas sobre a velocidade, mas também sobre a responsabilidade com que chegamos lá."
As implicações para enfrentar desafios globais são profundas. Laboratórios autônomos podem permitir que cientistas descubram materiais inovadores para energia limpa, novos eletrônicos ou produtos químicos sustentáveis em dias, em vez de anos. Nos testes, o sistema de fluxo dinâmico identificou candidatos ideais de materiais já na primeira tentativa após o treinamento, demonstrando sua eficiência.
Essa tecnologia faz parte de um movimento mais amplo em direção à ciência autônoma, na qual IA e robótica aceleram as descobertas de 10 a 100 vezes em comparação com métodos tradicionais. À medida que esses sistemas continuam a evoluir, prometem fornecer soluções mais rápidas para os desafios mais urgentes da sociedade em energia, sustentabilidade e desenvolvimento de materiais avançados.