Kdyby se špičková laboratoř provozovaná lidmi zaměřila na vývoj nových kvantových teček pro elektronická a fotonická zařízení, pravděpodobně by jim to trvalo celé roky. Co kdyby to ale dělala autonomní chytrá laboratoř bez lidských zásahů? Odborníci americké North Carolina State University a dalších institucí takovou laboratoř postavili. Ukázalo se, že zmíněné zadání vyřeší za pár hodin.
Milad Abolhasani z North Carolina State University jeho kolegové postavili systém Smart Dope, jehož účelem je řešit chronický problém materiálové vědy – dopování perovskitových kvantových teček. Kvantové tečky jsou polovodičové nanokrystaly se zajímavými optickými a elektronickými vlastnostmi. Pokud jsou dopované, čili obohacené dalšími látkami, může to zajímavým způsobem měnit jejich vlastnosti.
Perovskitové kvantové tečky jsou už delší doby v hledáčku materiálových odborníků. Slibují si od nich novou generaci fotovoltaických a dalších fotonických a optoelektronických zařízení. Jak uvádí Abolhasani, mohou být například využity pro vylepšení účinnosti solárních článků, protože mohou absorbovat UV záření v širším rozsahu než samotný solární článek.
Perovskitové kvantové tečky jsou nepochybně velmi slibné. Jde o to najít jejich vhodné složení a vhodné postupy pro jejich syntézu, aby vznikly co nejkvalitnější kvantové tečky pro daný účel. Zní to jednoduše. Podle Abolhasaniho by ale v laboratoři s lidským týmem takový výzkum trval klidně 10 let. Proto s kolegy vyvinuli autonomní laboratoř, která to zvládne mnohem rychleji.
Laboratoř Smart Dope pracuje sama. Operátor ji pouze sdělí, jaké má používat výchozí látky a čeho má dosáhnout. V tomto případě měla laboratoř za úkol nalézt dopované perovskitové kvantové tečky s co největším kvantovým výtěžkem, čili takové, které vyzáří co nejvíc fotonů (infra nebo viditelného světla) k počtu absorbovaných fotonů (UV záření).
Smart Dope se hned pustila do práce. Používala reaktor s kontinuálním průtokem, v němž velmi rychle probíhala syntéza kvantových teček z extrémně malých množství chemických látek. Tyto látky protékaly systémem a přitom spolu reagovaly. Laboratoř během těchto experimentů měnila různé parametry v experimentu a současně měřila vlastnosti vyrobených kvantových teček, které opouštěly zmíněný reaktor.
##seznam_reklama##
Laboratoř samozřejmě využívá umělou inteligenci, která je schopná se učit, proniká do procesu syntézy dopovaných kvantových teček a navrhuje nastavení i průběh experimentů. Výsledkem toho všeho bylo, že Smart Dope během několika hodin našla recept na dopované perovskitové kvantové tečky, které zvýšily dosavadní rekord kvantového výtěžku v této kategorii ze 130 na 158 procent. Lidští zaměstnanci laboratoří by tento vývoj měli pozorně sledovat.
Video: Self-Driving Lab: Autonomous Development of Energy Materials
Video: Intelligent Fluidic Robo-Chemist
Literatura