Uma abordagem revolucionária à automação laboratorial está a transformar a forma como os cientistas descobrem novos materiais. Investigadores da Universidade Estadual da Carolina do Norte desenvolveram um laboratório autónomo que recolhe pelo menos 10 vezes mais dados do que as técnicas anteriores, acelerando de forma significativa o ritmo da descoberta de materiais.
A inovação, publicada na Nature Chemical Engineering, utiliza experiências de fluxo dinâmico, nas quais misturas químicas fluem continuamente através do sistema enquanto são monitorizadas em tempo real. Isto representa uma mudança significativa em relação aos métodos tradicionais de estado estacionário, que exigem esperar que as reações terminem antes de serem analisadas.
"Criámos agora um laboratório autónomo que utiliza experiências de fluxo dinâmico, onde as misturas químicas são continuamente variáveis no sistema e monitorizadas em tempo real", explica Milad Abolhasani, Professor ALCOA de Engenharia Química e Biomolecular na NC State e autor correspondente do estudo. "É como passar de uma fotografia isolada para um filme completo da reação à medida que acontece."
O sistema nunca para de funcionar ou de caracterizar amostras, captando dados a cada meio segundo, em vez de esperar que cada experiência termine. Esta operação contínua permite que os algoritmos de aprendizagem automática do laboratório recebam muito mais dados experimentais de alta qualidade, tornando as suas previsões cada vez mais precisas e acelerando a capacidade de resolução de problemas.
Para além da velocidade, a inovação reduz significativamente o impacto ambiental. "Ao reduzir o número de experiências necessárias, o sistema diminui drasticamente o uso de produtos químicos e o desperdício, promovendo práticas de investigação mais sustentáveis", salienta Abolhasani. "O futuro da descoberta de materiais não se resume à rapidez com que conseguimos avançar, mas também à responsabilidade com que o fazemos."
As implicações para enfrentar desafios globais são profundas. Laboratórios autónomos poderão permitir que os cientistas descubram materiais inovadores para energia limpa, novas soluções eletrónicas ou produtos químicos sustentáveis em dias, em vez de anos. Nos testes realizados, o sistema de fluxo dinâmico identificou candidatos materiais ideais à primeira tentativa após o treino, demonstrando a sua eficiência.
Esta tecnologia faz parte de um movimento mais amplo em direção à ciência autónoma, onde a IA e a robótica aceleram a descoberta entre 10 a 100 vezes em comparação com os métodos tradicionais. À medida que estes sistemas continuam a evoluir, prometem fornecer soluções mais rápidas para os desafios mais prementes da sociedade nas áreas da energia, sustentabilidade e desenvolvimento de materiais avançados.