V Spojených štátoch výskumníci vyvinuli revolučný autonómny laboratórny systém, ktorý dokáže rýchlo identifikovať najlepšie materiály pre konkrétne aplikácie. Systém s názvom SmartDope má potenciál výrazne urýchliť proces objavovania a vývoja pokročilých materiálov pre optoelektronické a fotonicke zariadenia.
Pod vedením chemického inžiniera Milada Abolhasaniho z Univerzity Severnej Karolíny sa tím zameriaval na výzvu syntetizovať najlepšie dohrané kvantové bodky, ktoré sú polovodičovými nanokrystalami s umelo pridanými nečistotami, ktoré zlepšujú ich optické a fyzikálnochemické vlastnosti. Tieto dohrané kvantové bodky sľubujú veľký potenciál pre fotovoltaické zariadenia nasledujúcej generácie, ako sú solárne články.
Tradične by trvalo približne desať rokov laboratórnych experimentov, aby sa identifikovala optimálna syntéza pre vysokokvalitné kvantové bodky. Avšak s implementáciou SmartDope sa tento čas môže znížiť na pár hodín alebo dní.
Autonómny systém funguje v režime uzavretej slučky. Výskumníci systému poskytnú predchodné chemikálie a špecifikujú si svoj cieľ, napríklad nájdenie dohraných perovskitových kvantových bodiek s najvyšším kvantovým výťažkom. Systém potom vykonáva experimenty autonómne, manipuluje s premennými a charakterizuje optické vlastnosti produkovaných kvantových bodiek. Strojové učiace sa algoritmy analyzujú výsledky a neustále aktualizujú svoje chápanie syntetickej chémie, čo umožňuje systému optimalizovať vlastnosti kvantových bodiek a rýchlo identifikovať najlepší recept na ich vytvorenie.
Výskumníci úspešne využili SmartDope na identifikáciu ideálnej syntéznej metódy pre kvantové bodky perovskitu dotoované kovovými katiónmi. Systém dosiahol rekordný kvantový výtěžok fotoluminiscencie vo výške 158% len za jeden deň, čím prekonal predchádzajúci rekord 130%.
Dôsledky tejto práce sú značné, najmä pre obnoviteľné zdroje energie. Schopnosť SmartDope rýchlo identifikovať a optimalizovať pokročilé funkčné materiály otvára nové možnosti na zlepšenie účinnosti solárnych článkov. Výskumníci ďalej zdokonaľujú systém a preskúmavajú spoluprácu s priemyselnými partnermi na implementáciu SmartDope do reálnych prostredí. Cieľom je neustále využívať silu autonómnych laboratórií na rýchle posuny v chemickej a materiálovej vede.
The source of the article is from the blog radiohotmusic.it