O abordare revoluționară a automatizării laboratoarelor transformă modul în care oamenii de știință descoperă noi materiale. Cercetătorii de la Universitatea de Stat din Carolina de Nord au dezvoltat un laborator autonom care colectează de cel puțin 10 ori mai multe date decât tehnicile anterioare, accelerând dramatic ritmul descoperirii de materiale.
Descoperirea, publicată în revista Nature Chemical Engineering, utilizează experimente cu flux dinamic, în care amestecurile chimice curg continuu prin sistem și sunt monitorizate în timp real. Aceasta reprezintă o abatere semnificativă față de metodele tradiționale de tip stare staționară, care necesită așteptarea finalizării reacțiilor înainte de analiză.
"Am creat acum un laborator autonom care folosește experimente cu flux dinamic, unde amestecurile chimice sunt variate continuu prin sistem și monitorizate în timp real", explică Milad Abolhasani, profesor ALCOA de Inginerie Chimică și Biomoleculară la NC State și autorul principal al studiului. "Este ca și cum ai trece de la o fotografie unică la un film complet al reacției, pe măsură ce aceasta are loc."
Sistemul nu se oprește niciodată din funcționare sau din caracterizarea probelor, captând date la fiecare jumătate de secundă, în loc să aștepte finalizarea fiecărui experiment. Această operare continuă permite algoritmilor de învățare automată ai laboratorului să primească mult mai multe date experimentale de înaltă calitate, ceea ce le face predicțiile tot mai precise și accelerează capacitatea de rezolvare a problemelor.
Dincolo de viteză, inovația reduce semnificativ impactul asupra mediului. "Prin reducerea numărului de experimente necesare, sistemul diminuează dramatic consumul de substanțe chimice și deșeurile generate, promovând practici de cercetare mai sustenabile", subliniază Abolhasani. "Viitorul descoperirii de materiale nu ține doar de cât de repede putem avansa, ci și de cât de responsabil ajungem acolo."
Implicațiile pentru abordarea provocărilor globale sunt profunde. Laboratoarele autonome ar putea permite oamenilor de știință să descopere materiale revoluționare pentru energie curată, noi electronice sau substanțe chimice sustenabile în zile, nu în ani. În teste, sistemul cu flux dinamic a identificat candidații optimi de materiale din prima încercare după instruire, demonstrându-și eficiența.
Această tehnologie face parte dintr-o mișcare mai amplă către știința autonomă, unde inteligența artificială și robotica accelerează descoperirea de 10-100 de ori comparativ cu metodele tradiționale. Pe măsură ce aceste sisteme continuă să evolueze, ele promit să ofere soluții mai rapide pentru cele mai presante provocări ale societății în domeniul energiei, sustenabilității și dezvoltării materialelor avansate.