Uma equipa de investigadores da Universidade de Tóquio revelou um inovador sistema de laboratório digital que representa uma mudança de paradigma na forma como a investigação em ciência dos materiais é conduzida.
O sistema dLab, detalhado numa publicação recente na revista Digital Discovery, consiste em instrumentos experimentais modulares fisicamente interligados que permitem a automação completa desde a síntese de materiais até à medição abrangente das suas propriedades. Esta integração permite aos investigadores delegar tarefas experimentais repetitivas a sistemas robóticos controlados por algoritmos de aprendizagem automática.
"Demonstrámos que o sistema consegue sintetizar autonomamente um material em filme fino especificado por um investigador", explica o Professor Taro Hitosugi da Escola de Pós-Graduação em Ciências da Universidade de Tóquio. A sua equipa demonstrou com sucesso a síntese autónoma de filmes finos de elétrodos positivos de iões de lítio e a respetiva avaliação estrutural através de medições do padrão de difração de raios X.
A arquitetura do dLab é composta por dois sistemas principais: um que integra instrumentos experimentais para síntese automatizada de materiais e medições, e outro que gere a recolha e análise de dados. Cada instrumento de medição produz dados num formato XML padronizado denominado MaiML (Measurement Analysis Instrument Markup Language), que foi registado como Norma Industrial Japonesa em 2024, fruto da colaboração entre a Associação de Fabricantes de Instrumentos Analíticos do Japão e o Ministério da Economia, Comércio e Indústria.
Esta padronização resolve um dos principais obstáculos na investigação de materiais ao estabelecer formatos unificados para suportes de amostras e recolha de dados. "Hoje em dia, os laboratórios não são apenas locais para alojar instrumentos experimentais, mas sim fábricas de produção de materiais e dados, onde o equipamento experimental funciona como um sistema", salienta o Professor Hitosugi.
Para o futuro, a equipa planeia melhorar o sistema através da padronização do software de orquestração e da programação, de modo a gerir tarefas para múltiplas amostras de forma mais eficiente. "Pretendemos digitalizar o ambiente de investigação e desenvolvimento, formar investigadores capazes de utilizar estas tecnologias e facilitar a partilha e utilização de dados", afirma o autor principal Kazunori Nishio, professor associado convidado no Instituto de Ciência de Tóquio. "Este ambiente irá potenciar plenamente a criatividade dos investigadores."