“Químico Artificial” Realiza Reacciones Químicas

La Inteligencia Artificial (IA) se está introduciendo en todos los campos, incluyendo la Química. En la última innovación, investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte y la Universidad de Buffalo han desarrollado una nueva tecnología llamada “Químico Artificial”. La tecnología utiliza inteligencia artificial y un sistema automatizado para realizar reacciones químicas, lo que acelera la investigación, el desarrollo y la fabricación de materiales comerciales. 

El artículo titulado “Químico Artificial: Un robot de síntesis de puntos cuánticos autónomo”, se publica en Materiales Avanzados. 

Experimentos de demostración de concepto

Los investigadores demostraron en experimentos de demostración de concepto que la herramienta puede identificar y producir los mejores puntos cuánticos posibles para cualquier color. Es capaz de hacer esto en 15 minutos o menos. Los puntos cuánticos se utilizan en aplicaciones como pantallas LED y son nanocristales semiconductores coloidales.

Según los investigadores, el Químico Artificial también puede identificar el mejor material para una variedad de propiedades medibles, y no solo puntos cuánticos. 

Milad Abolhasani es profesor asistente de ingeniería química y biomolecular en la Universidad Estatal de Carolina del Norte y autor correspondiente del artículo. 

“El Químico Artificial es un sistema verdaderamente autónomo que puede navegar inteligentemente por el universo químico”, dice Abolhasani. “Actualmente, el Químico Artificial está diseñado para materiales procesados en solución, es decir, funciona para materiales que se pueden fabricar utilizando precursores químicos líquidos. Los materiales procesados en solución incluyen materiales de alto valor como puntos cuánticos, nanopartículas de metal/óxido metálico, marcos orgánicos metálicos (MOF), y así sucesivamente.

“El Químico Artificial es similar a un automóvil autónomo, pero un automóvil autónomo al menos tiene un número finito de rutas para elegir para llegar a su destino preseleccionado. Con el Químico Artificial, se le da un conjunto de parámetros deseados, que son las propiedades que se desean que tenga el material final. El Químico Artificial tiene que averiguar todo lo demás, como cuáles serán los precursores químicos y cuál será la ruta sintética, mientras minimiza el consumo de esos precursores químicos.

“El resultado final es una tecnología de desarrollo de materiales completamente autónoma que no solo ayuda a encontrar el material procesado en solución ideal más rápido que cualquier técnica actualmente en uso, sino que lo hace utilizando cantidades mínimas de precursores químicos. Eso reduce significativamente los residuos y hace que el proceso de desarrollo de materiales sea mucho menos costoso.”

El “cuerpo” y el “cerebro” 

El Químico Artificial puede realizar experimentos y detectar los resultados experimentales, así como registrar los datos y determinar el próximo experimento. 

El “cuerpo” del Químico Artificial incorporó y automatizó dos plataformas de síntesis de flujo específicas en su prueba de concepto: Nanocrystal Factory y NanoRobo. Mientras que la tecnología podía realizar 500 experimentos de síntesis de puntos cuánticos al día, Abolhasani cree que ese número podría ser de 1.000. 

El “cerebro” del Químico Artificial es un programa de IA que puede caracterizar los materiales que se están sintetizando en el cuerpo. Los datos se utilizan para tomar decisiones autónomas sobre las condiciones experimentales para el próximo experimento. Esas decisiones giran en torno a qué es la ruta más eficiente para lograr las mejores composiciones de materiales. 

El Químico Artificial mejora su capacidad para identificar el material correcto con el tiempo almacenando los datos que se generan a partir de cada solicitud que recibe. 

Cuando se trata de que la IA decida qué será el próximo experimento, los investigadores probaron nueve políticas diferentes. A través de una serie de solicitudes, se pidió al Químico Artificial que identificara el mejor material de puntos cuánticos para tres parámetros de salida diferentes. 

Los resultados mostraron que pudo identificar el mejor punto cuántico en una hora y media. Sin embargo, ese tiempo se redujo a 10 o 15 minutos después de tener conocimiento previo. 

“Creo que la investigación y desarrollo de materiales autónomos habilitada por el Químico Artificial puede cambiar el futuro del desarrollo y la fabricación de materiales”, dijo Abolhasani. “Ahora estoy buscando socios para ayudarnos a transferir la técnica del laboratorio al sector industrial.”