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中國(guó)科大“機(jī)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(lái)源： 中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì) 更新時(shí)間：2023-11-17 13:47:31
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中國(guó)科技大學(xué)11月14日發(fā)布的消息稱(chēng)，近日，該校教授羅毅、教授江俊、副教授尚偉偉團(tuán)隊(duì)，與深空探測(cè)實(shí)驗(yàn)室研究員張哲等合作，采用中國(guó)科大“機(jī)器化學(xué)家”“小來(lái)”平臺(tái)，高效融合人工智能和自動(dòng)化機(jī)器實(shí)驗(yàn)，利用火星隕石制備出實(shí)用的產(chǎn)氧電催化劑。
移居火星是人類(lèi)的夢(mèng)想，但首先要解決缺乏氧氣的問(wèn)題。火星上存在水資源的可能，為利用太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的電催化析氧反應(yīng)制備氧氣提供了機(jī)遇。人類(lèi)無(wú)法在無(wú)氧的火星環(huán)境下長(zhǎng)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(lái)”憑借精準(zhǔn)的自動(dòng)化操作能力，能夠執(zhí)行高通量實(shí)驗(yàn)任務(wù);同時(shí)，“小來(lái)”的“計(jì)算大腦”同步進(jìn)行量子化學(xué)仿真模擬，通過(guò)融合理論大數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)小數(shù)據(jù)產(chǎn)生具有預(yù)測(cè)能力的機(jī)器學(xué)習(xí)模型，最終調(diào)用貝葉斯優(yōu)化算法預(yù)測(cè)并機(jī)器驗(yàn)證全局最優(yōu)的催化劑配方。
這種理實(shí)交融的研究范式加速了新材料發(fā)現(xiàn)過(guò)程，可從數(shù)百萬(wàn)種可能配方中迅速識(shí)別最佳組合。本次研究中，“小來(lái)”在2個(gè)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(jī)器化學(xué)家系統(tǒng)利用火星隕石實(shí)現(xiàn)產(chǎn)氧催化劑無(wú)人化創(chuàng)制的工作流程，系統(tǒng)包括移動(dòng)機(jī)器人、計(jì)算大腦、云服務(wù)器和多個(gè)不同功能的化學(xué)工作站。內(nèi)外雙循環(huán)的機(jī)器自動(dòng)化過(guò)程集成了從原料準(zhǔn)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(lái)地外文明探索提供了新的技術(shù)手段，對(duì)我國(guó)在未來(lái)月球、火星空間站上實(shí)現(xiàn)星際資源的原位綜合利用創(chuàng)建了獨(dú)特的方案。
研究成果發(fā)表在國(guó)際期刊《自然·合成》上(Nature Synthesis)，國(guó)際審稿人評(píng)價(jià)道，“本文報(bào)道了通過(guò)‘機(jī)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(dòng)化相結(jié)合的典型案例，在充滿挑戰(zhàn)的環(huán)境下設(shè)計(jì)和制造復(fù)雜材料”。
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