“Chimico Artificiale” Esegue Reazioni Chimiche

L’Intelligenza Artificiale (AI) sta facendo il suo ingresso in ogni campo, compresa la Chimica. Nell’ultima innovazione, i ricercatori della North Carolina State University e della University at Buffalo hanno sviluppato una nuova tecnologia chiamata “Chimico Artificiale”. La tecnologia utilizza l’intelligenza artificiale e un sistema automatizzato per eseguire reazioni chimiche, il che accelera la ricerca, lo sviluppo e la produzione di materiali commerciali.

L’articolo intitolato “Chimico Artificiale: Un Robot di Sintesi di Punti Quantici Autonomo” è pubblicato su Advanced Materials.

Esperimenti di Prova del Concetto

I ricercatori hanno dimostrato in esperimenti di prova del concetto che lo strumento può identificare e produrre i migliori punti quantici possibili per qualsiasi colore. Ciò è possibile entro 15 minuti o meno. I punti quantici vengono utilizzati in applicazioni come i display LED e sono nanocristalli semiconduttori colloidali.

Secondo i ricercatori, il Chimico Artificiale è anche in grado di identificare il miglior materiale per una varietà di proprietà misurabili e non solo per i punti quantici.

Milad Abolhasani è un professore assistente di ingegneria chimica e biomolecolare alla NC State e un autore corrispondente dell’articolo.

“Il Chimico Artificiale è un sistema veramente autonomo che può navigare intelligentemente nell’universo chimico”, afferma Abolhasan. “Attualmente, il Chimico Artificiale è progettato per materiali lavorati in soluzione, ovvero funziona per materiali che possono essere realizzati utilizzando precursori chimici liquidi. I materiali lavorati in soluzione includono materiali ad alto valore come i punti quantici, le nanoparticelle di metallo/metallo ossido, le strutture metallo-organiche (MOF) e così via.

“Il Chimico Artificiale è simile a un’auto a guida autonoma, ma un’auto a guida autonoma ha almeno un numero finito di percorsi da scegliere per raggiungere la sua destinazione preselezionata. Con il Chimico Artificiale, si fornisce un set di parametri desiderati, che sono le proprietà che si desidera che il materiale finale abbia. Il Chimico Artificiale deve capire tutto il resto, come quali saranno i precursori chimici e quale sarà la via di sintesi, mentre minimizza il consumo di quei precursori chimici.

“Il risultato finale è una tecnologia di sviluppo di materiali completamente autonoma che non solo aiuta a trovare il materiale ideale lavorato in soluzione più velocemente di qualsiasi tecnica attualmente in uso, ma lo fa utilizzando quantità minuscole di precursori chimici. Ciò riduce notevolmente gli sprechi e rende il processo di sviluppo dei materiali molto meno costoso”.

Il “Corpo” e il “Cervello”

Il Chimico Artificiale è in grado di eseguire esperimenti e rilevare i risultati sperimentali, nonché registrare i dati e determinare il prossimo esperimento.

Il “corpo” del Chimico Artificiale ha incorporato e automatizzato due piattaforme di sintesi a flusso specifiche nel suo test di prova del concetto: Nanocrystal Factory e NanoRobo. Mentre la tecnologia era in grado di eseguire 500 esperimenti di sintesi di punti quantici al giorno, Abolhasani ritiene che quel numero potrebbe essere di 1.000.

Il “cervello” del Chimico Artificiale è un programma di intelligenza artificiale in grado di caratterizzare i materiali che vengono sintetizzati dal corpo. I dati vengono quindi utilizzati per prendere decisioni autonome sulle condizioni sperimentali per il prossimo esperimento. Tali decisioni ruotano attorno a quale sia il percorso più efficiente per raggiungere le migliori composizioni di materiali.

Il Chimico Artificiale migliora la sua capacità di identificare il materiale giusto nel tempo memorizzando i dati generati da ogni richiesta che riceve.

Quando si tratta del fatto che l’AI decide quale sarà il prossimo esperimento, i ricercatori hanno testato nove diverse politiche. Attraverso una serie di richieste, il Chimico Artificiale è stato chiesto di identificare il miglior materiale di punti quantici per tre diversi parametri di output.

I risultati hanno mostrato che è stato in grado di identificare il miglior punto quantico entro un’ora e mezza. Tuttavia, quel tempo è stato ridotto a 10-15 minuti dopo aver acquisito conoscenze precedenti.

“Credo che la ricerca e lo sviluppo di materiali autonomi abilitati dal Chimico Artificiale possano ridisegnare il futuro dello sviluppo e della produzione di materiali”, ha affermato Abolhasani. “Sto ora cercando partner per aiutare a trasferire la tecnica dal laboratorio al settore industriale”.