Una nuova tecnologia, chiamato chimico artificiale 2.0, consente agli utenti di passare dalla richiesta di un punto quantico personalizzato al completamento della ricerca e sviluppo pertinente e all'inizio della produzione in meno di un'ora. La tecnologia è completamente autonoma, e utilizza l'intelligenza artificiale (AI) e sistemi robotici automatizzati per eseguire sintesi e analisi chimiche in più fasi.

I punti quantici sono nanocristalli semiconduttori colloidali, che vengono utilizzati in applicazioni come display a LED e celle solari.

"Quando abbiamo lanciato la prima versione di Artificial Chemist, era una prova di concetto, "dice Milad Abolhasani, autore corrispondente di un articolo sul lavoro e assistente professore di ingegneria chimica e biomolecolare presso la North Carolina State University. "Artificial Chemist 2.0 è rilevante a livello industriale sia per la ricerca e sviluppo che per la produzione".

Dal punto di vista dell'utente, l'intero processo consiste essenzialmente di tre fasi. Primo, un utente comunica a Artificial Chemist 2.0 i parametri per i punti quantici desiderati. Per esempio, che colore di luce vuoi produrre? Il secondo passo è effettivamente la fase di ricerca e sviluppo, dove Artificial Chemist 2.0 conduce autonomamente una serie di rapidi esperimenti, permettendogli di identificare il materiale ottimale e i mezzi più efficienti per produrre quel materiale. Terzo, il sistema passa alla produzione della quantità di materiale desiderata.

"I punti quantici possono essere suddivisi in diverse classi, " dice Abolhasani. "Per esempio, ben studiato II-VI, IV-VI, e materiali III-V, o le perovskiti ad alogenuri metallici recentemente emergenti, e così via. Fondamentalmente, ogni classe è composta da una gamma di materiali con caratteristiche chimiche simili.

"E la prima volta che hai configurato Artificial Chemist 2.0 per produrre punti quantici in una data classe, il robot esegue autonomamente una serie di esperimenti di apprendimento attivo. È così che il cervello del sistema robotico impara la chimica dei materiali, " Dice Abolhasani. "A seconda della classe del materiale, questa fase di apprendimento può richiedere da una a 10 ore. Dopo quel periodo di apprendimento attivo una tantum, Artificial Chemist 2.0 può identificare la migliore formulazione possibile per produrre i punti quantici desiderati da 20 milioni di possibili combinazioni con più fasi di produzione in 40 minuti o meno".

I ricercatori fanno notare che il processo di ricerca e sviluppo diventerà quasi sicuramente più veloce ogni volta che le persone lo utilizzeranno, poiché l'algoritmo di intelligenza artificiale che gestisce il sistema imparerà di più e diventerà più efficiente con ogni materiale che gli viene chiesto di identificare.

Artificial Chemist 2.0 incorpora due reattori chimici, che operano in serie. Il sistema è progettato per essere completamente autonomo, e consente agli utenti di passare da un materiale all'altro senza dover spegnere il sistema.

"Per farlo con successo, abbiamo dovuto progettare un sistema che non lasciasse residui chimici nei reattori e permettesse al sistema robotico guidato dall'intelligenza artificiale di aggiungere gli ingredienti giusti, al momento giusto, in qualsiasi momento del processo di produzione del materiale in più fasi, "Abolhasani dice. "Quindi è quello che abbiamo fatto.

"Siamo entusiasti di ciò che questo significa per l'industria delle specialità chimiche. Accelera davvero la ricerca e lo sviluppo alla velocità di curvatura, ma è anche in grado di produrre chilogrammi al giorno di alto valore, punti quantici progettati con precisione. Questi sono volumi di materiale rilevanti a livello industriale".

La carta, "Sintesi di punti quantici multifase autoguidata resa possibile dalla sperimentazione robotica autonoma nel flusso, " appare ad accesso libero nella rivista Sistemi intelligenti avanzati.