“Künstlicher Chemiker” führt chemische Reaktionen durch

Künstliche Intelligenz (KI) macht sich in jedem Bereich bemerkbar, einschließlich der Chemie. In der neuesten Innovation haben Forscher der North Carolina State University und der University at Buffalo eine neue Technologie namens “Künstlicher Chemiker” entwickelt. Die Technologie verwendet künstliche Intelligenz und ein automatisiertes System, um chemische Reaktionen durchzuführen, was die Forschung, Entwicklung und Herstellung von kommerziellen Materialien beschleunigt.

Der Artikel mit dem Titel “Künstlicher Chemiker: Ein autonomer Quantenpunkt-Synthese-Bot” ist in Advanced Materials veröffentlicht.

Proof of Concept Experiments

Die Forscher demonstrierten in Proof-of-Concept-Experimenten, dass das Tool in der Lage ist, die besten möglichen Quantenpunkte für jede Farbe zu identifizieren und herzustellen. Es kann dies innerhalb von 15 Minuten oder weniger tun. Quantenpunkte werden in Anwendungen wie LED-Displays verwendet und sind kolloidale Halbleiter-Nanokristalle.

Laut den Forschern kann der Künstliche Chemiker auch das beste Material für eine Vielzahl von messbaren Eigenschaften identifizieren und nicht nur für Quantenpunkte.

Milad Abolhasani ist Assistant Professor für chemische und biomolekulare Ingenieurwissenschaften an der NC State und ein entsprechender Autor des Artikels.

“Der Künstliche Chemiker ist ein wirklich autonomes System, das intelligent durch das chemische Universum navigieren kann”, sagt Abolhasani. “Derzeit ist der Künstliche Chemiker für lösungsverarbeitete Materialien konzipiert – das bedeutet, es funktioniert für Materialien, die mit flüssigen chemischen Vorläufern hergestellt werden können. Lösungsverarbeitete Materialien umfassen hochwertige Materialien wie Quantenpunkte, Metall/Metalloxid-Nanopartikel, Metall-organische Gerüste (MOFs) und so weiter.

“Der Künstliche Chemiker ist ähnlich wie ein selbstfahrendes Auto, aber ein selbstfahrendes Auto hat zumindest eine endliche Anzahl von Routen, um sein vorher ausgewähltes Ziel zu erreichen. Mit dem Künstlichen Chemiker geben Sie ihm eine Reihe von gewünschten Parametern, die die Eigenschaften sind, die das Endmaterial haben soll. Der Künstliche Chemiker muss alles andere herausfinden, wie die chemischen Vorläufer und den synthetischen Weg, während er den Verbrauch dieser chemischen Vorläufer minimiert.

“Das Ergebnis ist eine vollständig autarke Materialentwicklungstechnologie, die nicht nur hilft, das ideale lösungsverarbeitete Material schneller als jede derzeit verwendete Technik zu finden, sondern dies auch mit winzigen Mengen an chemischen Vorläufern tut. Das reduziert den Abfall erheblich und macht den Materialentwicklungsprozess viel weniger teuer.”

Der “Körper” und “Gehirn”

Der Künstliche Chemiker kann Experimente durchführen und die experimentellen Ergebnisse wahrnehmen sowie die Daten aufzeichnen und das nächste Experiment bestimmen.

Der “Körper” des Künstlichen Chemikers hat zwei spezifische Fließsynthese-Plattformen in seine Proof-of-Concept-Tests integriert: Nanocrystal Factory und NanoRobo. Während die Technologie in der Lage war, 500 Quantenpunkt-Synthese-Experimente pro Tag durchzuführen, glaubt Abolhasani, dass diese Zahl 1.000 betragen könnte.

Das “Gehirn” des Künstlichen Chemikers ist ein KI-Programm, das in der Lage ist, die Materialien zu charakterisieren, die vom Körper synthetisiert werden. Die Daten werden dann verwendet, um autarke Entscheidungen über experimentelle Bedingungen für das nächste Experiment zu treffen. Diese Entscheidungen drehen sich um den effizientesten Weg, um die beste Materialzusammensetzung zu erreichen.

Der Künstliche Chemiker verbessert seine Fähigkeit, das richtige Material zu identifizieren, indem er Daten speichert, die aus jedem Anliegen generiert werden, das er erhält.

Wenn es darum geht, das nächste Experiment zu bestimmen, testeten die Forscher neun verschiedene Richtlinien. Durch eine Reihe von Anfragen wurde der Künstliche Chemiker aufgefordert, das beste Quantenpunkt-Material für drei verschiedene Ausgabeparameter zu identifizieren.

Die Ergebnisse zeigten, dass es in der Lage war, das beste Quantenpunkt-Material innerhalb von eineinhalb Stunden zu identifizieren. Diese Zeit wurde jedoch auf 10 bis 15 Minuten reduziert, nachdem es vorherige Kenntnisse hatte.

“Ich glaube, dass autarke Materialforschung und -entwicklung durch den Künstlichen Chemiker die Zukunft der Materialentwicklung und -herstellung neu gestalten kann”, sagte Abolhasani. “Ich suche jetzt nach Partnern, um uns zu helfen, die Technik aus dem Labor in den industriellen Sektor zu übertragen.”