AI机器人自主发现激光新材料

作者: 徐锐

来源: 中国科学报

发布日期: 2024-05-20 08:28:09

一个自动化实验室联盟利用AI技术自主发现了一种能以创纪录效率发射蓝色激光的新材料,这一发现展示了自动化实验室在某些领域超越人类科学家的潜力。

无需人类,AI机器人自主发现激光新材料。一个自动化实验室联盟发现了能以创纪录效率发射蓝色激光的化合物。通常情况下,创造新分子和新材料的过程缓慢而乏味。研究人员的不仅要探索制造分子的无数“配方”,还要摸清不同反应条件。他们必须在每一个步骤中测试新化合物,并评估扩大生产和将材料组装成设备的方案。过去10年间,实验室已经利用机器人使许多重复的步骤自动化。

例如,2015年,美国伊利诺伊大学香槟分校的化学家Martin Burke推出了一种合成小分子的自动化系统。后来,通过引入AI,研究人员添加了反馈回路,使新化合物的表征数据可以指导下一步的合成。而发现新材料并将其组装成设备则需要机器人在更多步骤中实现协同工作,但很难在一个实验室内拥有所有的工具,完成所有的步骤。

在新的研究中,Burke和加拿大多伦多大学理论化学家Alán Aspuru-Guzik决定,将不同实验室的不同功能结合起来。于是,Burke和Aspuru-Guzik与韩国基础科学研究所、英国格拉斯哥大学、加拿大不列颠哥伦比亚大学以及日本九州大学的实验室合作,专注于一个特定的目标:发现可以发射高纯度激光的有机化合物。这种材料可以制成薄而柔软的发光薄膜,为先进的显示器和电信设备供能。

上述整个操作流程都由一个基于云的AI平台监督。该平台从每次实验中学习,并将反馈数据纳入后续迭代中。由于要及时将化合物运往世界各地的实验室,因此这一过程的瓶颈主要在物流运输上。最终,合作取得了回报。该研究产生了621种新化合物,其中21种可以与最先进的激光发射器相媲美,还有一种甚至比其他任何有机材料能更有效地发射蓝色激光。

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