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中國科大“機器化學(xué)家”采用火星隕石智能創(chuàng)制產(chǎn)氧催化劑
文章來源： 中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會     更新時間：2023-11-17 13:47:31
        中國科技大學(xué)11月14日發(fā)布的消息稱，近日，該校教授羅毅、教授江俊、副教授尚偉偉團隊，與深空探測實驗室研究員張哲等合作，采用中國科大“機器化學(xué)家”“小來”平臺，高效融合人工智能和自動化機器實驗，利用火星隕石制備出實用的產(chǎn)氧電催化劑。
 
        移居火星是人類的夢想，但首先要解決缺乏氧氣的問題。火星上存在水資源的可能，為利用太陽能驅(qū)動的電催化析氧反應(yīng)制備氧氣提供了機遇。人類無法在無氧的火星環(huán)境下長期生存，因而在火星上就地取材創(chuàng)制催化劑成為難以逾越的屏障。
 
        “小來”憑借精準的自動化操作能力，能夠執(zhí)行高通量實驗任務(wù);同時，“小來”的“計算大腦”同步進行量子化學(xué)仿真模擬，通過融合理論大數(shù)據(jù)和實驗小數(shù)據(jù)產(chǎn)生具有預(yù)測能力的機器學(xué)習(xí)模型，最終調(diào)用貝葉斯優(yōu)化算法預(yù)測并機器驗證全局最優(yōu)的催化劑配方。
 
        這種理實交融的研究范式加速了新材料發(fā)現(xiàn)過程，可從數(shù)百萬種可能配方中迅速識別最佳組合。本次研究中，“小來”在2個月內(nèi)就完成需要窮舉2000年才能完成的復(fù)雜優(yōu)化工作。
 
        機器化學(xué)家系統(tǒng)利用火星隕石實現(xiàn)產(chǎn)氧催化劑無人化創(chuàng)制的工作流程，系統(tǒng)包括移動機器人、計算大腦、云服務(wù)器和多個不同功能的化學(xué)工作站。內(nèi)外雙循環(huán)的機器自動化過程集成了從原料準備、樣品合成、性能表征和配方優(yōu)化步驟。
 
        該工作成功展示了在地外星系上因地制宜創(chuàng)制化學(xué)品的智能化全流程，為未來地外文明探索提供了新的技術(shù)手段，對我國在未來月球、火星空間站上實現(xiàn)星際資源的原位綜合利用創(chuàng)建了獨特的方案。
 
        研究成果發(fā)表在國際期刊《自然·合成》上(Nature Synthesis)，國際審稿人評價道，“本文報道了通過‘機器化學(xué)家’系統(tǒng)在火星上合成OER催化劑的令人興奮的方法”，“作為人工智能和自動化相結(jié)合的典型案例，在充滿挑戰(zhàn)的環(huán)境下設(shè)計和制造復(fù)雜材料”。
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