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人工化学家20来了实验室劳力们,颤抖

来源:劳力 时间:2022/6/21
人工化学家2.0来了!新技术可以使用户从请求定制量子点到完成相关的研发在一个小时内完成。该技术是完全自主的,并使用人工智能(AI)和自动化机器人系统执行多步化学合成和分析。量子点又称为半导体荧光纳米晶,在光学、电学、磁介质、催化、医药、生命科学、功能材料等领域具有极为广阔的应用前景。要确定新兴的无机卤化钙钛矿量子点(LHPQD)的最佳配方及其巨大的胶体合成范围和多种合成/后合成工艺参数,对于材料和时间密集的批量合成策略而言是一项艰巨的任务。近日,北卡罗来纳州立大学研究人员开发了一种模块化的微流体合成策略,该策略与人工智能(AI)指导的决策代理相集成,可通过LHPQD的复杂胶体合成世界进行智能导航,该LHPQD具有10个独立控制的合成参数,可访问参数空间超过2×10的七次方。

量子点的色轮:人工化学家2.0制成的某些颜色

北卡罗来纳州立大学化学与生物分子工程学助理教授米拉德·阿博哈萨尼说,ArtificialChemist2.0与R&D和制造在工业上都息息相关,这与第一版人工化学家有很大不同。从用户的角度来看,整个过程主要包括三个步骤。首先,用户将所需量子点的参数告诉人工化学家2.0。例如,您要产生什么颜色的光?第二步是有效的研发阶段,其中ArtistChemist2.0可以自主进行一系列快速实验,从而可以确定最佳材料和生产该材料的最有效方法。第三,系统切换到制造所需数量的材料。

ArtistChemist2.0

“量子点可分为不同的类别,”Abolhasani说。“例如,经过精心研究的II-VI,IV-VI和III-V材料,或最近出现的金属卤化物钙钛矿等。基本上,每一类都包括一系列化学性质相似的材料。“当您首次设置“人工化学家2.0”研发给定类别的量子点时,该机器人自动进行一组主动学习实验。这是机器人大脑系统学习材料化学的方式,”阿博哈萨尼说。“根据材料类别的不同,该学习阶段可能需要1到10个小时。在主动学习阶段之后,ArtistChemist2.0可以确定最佳的配方,以从万种可能的组合中产生所需的量子点,其中包括多个40分钟或更短的制造步骤。”研究人员指出,几乎可以肯定,每当人们使用R&D时,它就会更快,因为运行该系统的AI算法将学习更多,并且效率更高。人工化学家2.0包含两个串联运行的化学反应器。该系统被设计为完全自主的,并允许用户从一种材料切换到另一种材料而无需关闭系统。

a)流程中AI引导的QD合成概念的示意图。b)通过AI引导的模块化微流体反应器实现按需连续生产无机LHPQD的示意图。图片来源:北卡罗莱纳州立大学

“为了成功做到这一点,我们必须设计一个系统,该系统不会在反应堆中留下任何化学残留物,并允许AI引导的机器人在正确的时间、在多步材料中的任何位置添加正确的成分。”Abolhasani说。“这就是我们所做的。“这对特种化学品行业意味着什么,我们感到很兴奋。它确实加快了研发速度,但它也能够每天制造公斤的高价值,精确设计的量子点。这些都是与工业相关的材料量。”该论文在《AdvancedIntelligentSystems》杂志上公开发表。

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