Ένα επαναστατικό αυτόνομο εργαστήριο σύστημα έχει αναπτυχθεί από ερευνητές στις Ηνωμένες Πολιτείες, το οποίο μπορεί να εντοπίσει γρήγορα τα υλικά υψηλής απόδοσης για συγκεκριμένες εφαρμογές. Το σύστημα, γνωστό ως SmartDope, έχει τη δυνατότητα να επιταχύνει σημαντικά τη διαδικασία εύρεσης και ανάπτυξης προηγμένων υλικών για οπτοηλεκτρονικές και φωτονικές συσκευές.
Με επικεφαλής τον χημικό μηχανικό Milad Abolhasani από το Πανεπιστήμιο North Carolina State, η ομάδα επικεντρώθηκε στην πρόκληση της σύνθεσης κβαντικών κουκκίδων εξαιρετικής ποιότητας μεταλλαγωγής, οι οποίες είναι ημιαγωγικά νανοκρύσταλλα με επίτηδες εισαγόμενων ακαθαρσιών για να βελτιώσουν τις οπτικές και φυσιοχημικές τους ιδιότητες. Αυτές οι μεταλλαγωγές κβαντικές κουκκίδες είναι υποσχόμενες για φωτοβολταϊκές συσκευές επόμενης γενιάς, όπως οι ηλιακοί συλλέκτες.
Παραδοσιακά, θα χρειαζόταν περίπου δέκα χρόνια εργαστηριακών πειραμάτων για να εντοπιστεί η βέλτιστη τεχνική σύνθεσης για κβαντικές κουκκίδες υψηλής ποιότητας. Ωστόσο, με την εφαρμογή του SmartDope, αυτός ο χρόνος μπορεί να μειωθεί σε μερικές ώρες ή ημέρες.
Το αυτόνομο σύστημα λειτουργεί κατά κύκλο κλειστής προσαρμογής. Οι ερευνητές παρέχουν στο σύστημα προδότες χημικούς και προσδιορίζουν τον στόχο τους, όπως η εύρεση μεταλλαγμένων κβαντικών κουκκίδων περοβσκίτη με τη μεγαλύτερη ποσοστιαία απόδοση. Το σύστημα, στη συνέχεια, πραγματοποιεί αυτάρκεια πειράματα, προσαρμόζοντας μεταβλητές και χαρακτηρίζοντας τις οπτικές ιδιότητες των παραγόμενων κβαντικών κουκκίδων. Οι αλγόριθμοι μηχανικής μάθησης αναλύουν τα αποτελέσματα και συνεχώς ενημερώνουν την κατανόησή τους για τη χημεία σύνθεσης, επιτρέποντας στο σύστημα να βελτιστοποιήσει τις ιδιότητες των κβαντικών κουκκίδων και να εντοπίσει γρήγορα την καλύτερη συνταγή για την δημιουργία τους.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν με επιτυχία το SmartDope για να εντοπίσουν την ιδανική μέθοδο σύνθεσης για μεταλλαγμένες κβαντικές κουκκίδες περοβσκίτη με μεταλλικές κατιόνες. Μέσα σε μία ημέρα, το σύστημα πέτυχε ένα ρεκόρ φωτοφθορίζουσας ποσοστιαίας απόδοσης 158%, υπερβαίνοντας το προηγούμενο ρεκόρ των 130%.
Οι συνέπειες αυτής της εργασίας είναι σημαντικές, ιδιαίτερα για τις ανανεώσιμες ενέργειες. Η δυνατότητα του SmartDope να εντοπίζει και να βελτιστοποιεί γρήγορα προηγμένα λειτουργικά υλικά ανοίγει νέες δυνατότητες για τη βελτίωση της απόδοσης των ηλιακών στοιχείων. Οι ερευνητές βελτιώνουν περαιτέρω το σύστημα και εξερευνούν συνεργασίες με εταίρους της βιομηχανίας για την υλοποίηση του SmartDope σε πραγματικές συνθήκες. Ο στόχος είναι να συνεχίσουν να αξιοποιούν τη δύναμη των αυτόνομων εργαστηρίων για να προωθήσουν την ταχεία εξέλιξη στη χημεία και την επιστήμη υλικών.
The source of the article is from the blog scimag.news