« Artificial Chemist » effectue des réactions chimiques

L’intelligence artificielle (IA) fait son chemin dans tous les domaines, y compris la chimie. Dans la dernière innovation, des chercheurs de l’Université d’État de Caroline du Nord et de l’Université de Buffalo ont développé une nouvelle technologie appelée « Artificial Chemist ». La technologie utilise l’intelligence artificielle et un système automatisé pour effectuer des réactions chimiques, ce qui accélère la recherche, le développement et la fabrication de matériaux commerciaux. 

L’article intitulé « Artificial Chemist: Un robot de synthèse de points quantiques autonome » est publié dans Advanced Materials. 

Expériences de preuve de concept

Les chercheurs ont démontré dans des expériences de preuve de concept que l’outil peut identifier et produire les meilleurs points quantiques possibles pour n’importe quelle couleur. Il est capable de le faire en 15 minutes ou moins. Les points quantiques sont utilisés dans des applications telles que les affichages LED et sont des nanocristaux semiconducteurs colloïdaux.

Selon les chercheurs, l’Artificial Chemist est également capable d’identifier le meilleur matériau pour une variété de propriétés mesurables et non seulement des points quantiques. 

Milad Abolhasani est professeur agrégé de génie chimique et biomoléculaire à NC State et auteur principal de l’article. 

« L’Artificial Chemist est un système véritablement autonome qui peut naviguer de manière intelligente dans l’univers chimique », déclare Abolhasani. « Actuellement, l’Artificial Chemist est conçu pour les matériaux traités en solution – ce qui signifie qu’il fonctionne pour les matériaux qui peuvent être fabriqués à l’aide de précurseurs chimiques liquides. Les matériaux traités en solution comprennent des matériaux de haute valeur tels que les points quantiques, les nanoparticules de métal/métal oxyde, les réseaux de métal organique (MOF), etc.

« L’Artificial Chemist est similaire à une voiture autonome, mais une voiture autonome a au moins un nombre fini de routes à choisir pour atteindre sa destination pré-sélectionnée. Avec l’Artificial Chemist, vous lui donnez un ensemble de paramètres souhaités, qui sont les propriétés que vous souhaitez que le matériau final ait. L’Artificial Chemist doit tout déterminer, tel que quels seront les précurseurs chimiques et quelle sera la voie de synthèse, tout en minimisant la consommation de ces précurseurs chimiques.

« Le résultat final est une technologie de développement de matériaux entièrement autonome qui non seulement vous aide à trouver le matériau traité en solution idéal plus rapidement que les techniques actuellement utilisées, mais le fait en utilisant de petites quantités de précurseurs chimiques. Cela réduit considérablement les déchets et rend le processus de développement de matériaux beaucoup moins coûteux. »

Le « Corps » et le « Cerveau » 

L’Artificial Chemist est capable d’effectuer des expériences et de détecter les résultats expérimentaux, ainsi que d’enregistrer les données et de déterminer la prochaine expérience. 

Le « corps » de l’Artificial Chemist a incorporé et automatisé deux plates-formes de synthèse de flux spécifiques lors de ses tests de preuve de concept : Nanocrystal Factory et NanoRobo. Alors que la technologie était capable de réaliser 500 expériences de synthèse de points quantiques par jour, Abolhasani pense que ce nombre pourrait être de 1 000. 

Le « cerveau » de l’Artificial Chemist est un programme d’intelligence artificielle capable de caractériser les matériaux qui sont synthétisés par le corps. Les données sont ensuite utilisées pour prendre des décisions autonomes sur les conditions expérimentales pour la prochaine expérience. Ces décisions tournent autour de la voie la plus efficace pour atteindre les meilleures compositions de matériaux. 

L’Artificial Chemist améliore sa capacité à identifier le bon matériau avec le temps en stockant les données générées à partir de chaque demande qu’il reçoit. 

Lorsqu’il s’agit de la décision de l’IA sur la prochaine expérience, les chercheurs ont testé neuf politiques différentes. À travers une série de demandes, l’Artificial Chemist a été invité à identifier le meilleur matériau de point quantique pour trois paramètres de sortie différents. 

Les résultats ont montré qu’il a pu identifier le meilleur point quantique en une heure et demie. Cependant, ce temps a été réduit à 10 à 15 minutes après qu’il ait acquis des connaissances antérieures. 

« Je crois que la R&D de matériaux autonomes rendue possible par l’Artificial Chemist peut remodeler l’avenir du développement et de la fabrication de matériaux », a déclaré Abolhasani. « Je cherche maintenant des partenaires pour m’aider à transférer la technique du laboratoire au secteur industriel. »