“Químico Artificial” Realiza Reações Químicas

A Inteligência Artificial (IA) está se tornando cada vez mais presente em todos os campos, incluindo a Química. Na última inovação, pesquisadores da Universidade do Estado da Carolina do Norte e da Universidade de Buffalo desenvolveram uma nova tecnologia chamada “Químico Artificial”. A tecnologia utiliza inteligência artificial e um sistema automatizado para realizar reações químicas, o que acelera a pesquisa, desenvolvimento e fabricação de materiais comerciais.

O artigo intitulado “Químico Artificial: Um Robô de Síntese de Pontos Quânticos Autônomo” foi publicado em Materiais Avançados.

Experimentos de Conceito de Prova

Os pesquisadores demonstraram em experimentos de conceito de prova que a ferramenta pode identificar e produzir os melhores pontos quânticos possíveis para qualquer cor. Ela é capaz de fazer isso em 15 minutos ou menos. Os pontos quânticos são usados em aplicações como displays de LED e são nanocristais semicondutores coloidais.

De acordo com os pesquisadores, o Químico Artificial também é capaz de identificar o melhor material para uma variedade de propriedades medíveis, e não apenas pontos quânticos.

Milad Abolhasani é professor assistente de engenharia química e biomolecular na NC State e autor correspondente do artigo.

“O Químico Artificial é um sistema verdadeiramente autônomo que pode navegar inteligentemente pelo universo químico”, diz Abolhasan. “Atualmente, o Químico Artificial é projetado para materiais processados em solução – ou seja, funciona para materiais que podem ser feitos usando precursores químicos líquidos. Materiais processados em solução incluem materiais de alto valor, como pontos quânticos, nanopartículas de metal/metal óxido, estruturas orgânicas metálicas (MOFs) e assim por diante.

“O Químico Artificial é semelhante a um carro autônomo, mas um carro autônomo pelo menos tem um número finito de rotas para escolher para alcançar seu destino pré-selecionado. Com o Químico Artificial, você fornece um conjunto de parâmetros desejados, que são as propriedades que você deseja que o material final tenha. O Químico Artificial tem que descobrir tudo o mais, como quais serão os precursores químicos e qual será a rota sintética, minimizando o consumo desses precursores químicos.

“O resultado final é uma tecnologia de desenvolvimento de materiais totalmente autônoma que não apenas ajuda a encontrar o material ideal processado em solução mais rapidamente do que qualquer técnica atualmente em uso, mas o faz usando quantidades minúsculas de precursores químicos. Isso reduz significativamente o desperdício e torna o processo de desenvolvimento de materiais muito menos caro.”

O “Corpo” e o “Cérebro”

O Químico Artificial é capaz de realizar experimentos e sentir os resultados experimentais, bem como registrar os dados e determinar o próximo experimento.

O “corpo” do Químico Artificial incorporou e automatizou duas plataformas de síntese de fluxo específicas em seu teste de conceito: Nanocrystal Factory e NanoRobo. Embora a tecnologia pudesse executar 500 experimentos de síntese de pontos quânticos por dia, Abolhasani acredita que esse número poderia ser de 1.000.

O “cérebro” do Químico Artificial é um programa de IA capaz de caracterizar os materiais que estão sendo sintetizados pelo corpo. Os dados são então usados para tomar decisões autônomas sobre as condições experimentais para o próximo experimento. Essas decisões giram em torno do que é o caminho mais eficiente para alcançar as melhores composições de materiais.

O Químico Artificial melhora sua capacidade de identificar o material certo ao longo do tempo armazenando dados gerados por cada solicitação que recebe.

Quando se trata da IA decidir qual será o próximo experimento, os pesquisadores testaram nove políticas diferentes. Através de uma série de solicitações, o Químico Artificial foi solicitado a identificar o melhor material de ponto quântico para três parâmetros de saída diferentes.

Os resultados mostraram que ele foi capaz de identificar o melhor ponto quântico em uma hora e meia. No entanto, esse tempo foi reduzido para 10 a 15 minutos após ter conhecimento prévio.

“Acredito que a P&D de materiais autônoma habilitada pelo Químico Artificial pode redefinir o futuro do desenvolvimento e fabricação de materiais”, disse Abolhasani. “Agora estou procurando por parceiros para ajudar a transferir a técnica do laboratório para o setor industrial.”