Autonómne laboratórium vyriešilo za deň problém, ktorý by ľudia riešili najmenej dekádu
Autonómne laboratórium SmartDope našlo za deň riešenie na problém, s ktorým by sa vedci trápili desať rokov a možno aj viac.
Výskumníci bežne pracujú roky na objavení spôsobu, ktorý by viedol k čo najlepším materiálom pre elektronické alebo fotonické zariadenia. Vedci z NC State University ale zavolali na pomoc umelú inteligenciu, ktorá dokázala zistiť, ako syntetizovať najlepšie materiály len v priebehu niekoľkých hodín.
Nový systém výskumníci nazývajú SmartDope a v rámci nového výskumu našli spôsob, ako prekonať výrazný problém, ktorému čelili pri vylepšovaní materiálu, ktorý nazývame perovskitové kvantové bodky. Použili pritom metódu, ktorá sa označuje ako doping.
“Dopované kvantové bodky sú polovodičové nanokryštály, ktoré majú špecifické nedokonalosti. Tie vytvárame úmyselným spôsobom a vďaka tomu dokážeme zmeniť optické a fyzikálnochemické vlastnosti materiálu, vysvetlil jeden z autorov štúdie, Milad Abolhasani.
Tieto konkrétne kvantové bodky sú pre vedcov mimoriadne zaujímavé, pretože práve cez ne by sme mohli odomknúť dvere k novej generácii fotovoltaických zariadení či iným prístrojom. Napríklad by mohli zvýšiť výkon solárnych článkov tým, že by absorbovali vlnové dĺžky UV žiarenia, ktoré solárne články neabsorbujú efektívne. Následne by ich prerobili do vlnových dĺžok svetla, ktoré články pretvárajú na elektrinu mimoriadne efektívne.
Znie to sľubne, no výskumníci až donedávna čelili výraznému problému, ktorý im bránil pokročiť v tomto výskume. Nájsť spôsob ako syntetizovať kvantové bodky v čo najvyššej možnej kvalite nebolo vôbec jednoduché. Otázka pritom nebola vôbec zložitá.
“Aký je najlepší možný spôsob, ako vytvoriť dopované kvantové bodky pre konkrétnu aplikáciu? Odpovedať na túto otázku pomocou tradičných metód by nám mohlo trvať aj desať rokov,” tvrdí Abolhasani.
SmartDope pracuje samostatne a vytvára experimenty v rýchlom slede za sebou
Autori štúdie preto vytvorili autonómne laboratórium, ktoré by dokázalo nájsť odpoveď oveľa rýchlejšie, možno aj v priebehu niekoľkých hodín. SmartDope je systém samostatného laboratória, ktorému vedci zadajú niekoľko parametrov. Najprv mu ukážu chemikálie, s ktorými má pracovať, a následne mu zadajú výsledný cieľ. V rámci tejto štúdie bolo nájsť čo najlepší spôsob, ako vytvoriť dopovanú perovskitovú kvantovú bodku. Najlepším výsledkom bol v tomto prípade čo najväčší pomer vyžiarených fotónov relatívne k absorbovaným fotónom.
Neprehliadnite
Po zadaní základných parametrov začal systém SmartDope pracovať nezávisle. Experimenty prebiehali v prúdovom reaktore, ktorý využíval extrémne malé množstvo chemických látok na vykonanie experimentov. Experimenty dokáže SmartDope vykonať v rapídnom slede za sebou, pričom mení množstvo jednotlivých chemikálií alebo teplotu, pri ktorej reagujú. Zároveň charakterizuje vlastnosti kvantových bodiek automaticky ako opúšťajú reaktor.
“Predchádzajúci rekord v efektivite bol 130%, čo znamenalo, že kvantová bodka vyžiarila 1.3 fotóna na každý absorbovaný fotón. Systém SmartDope vytvoril len v rámci jedného dňa kvantovú bodku s efektivitou 158%. To je výrazný skok vpred,” hovorí Abolhasani.
Autonómne laboratóriá by mohli nájsť riešenie na najväčšie problémy v priebehu hodín, možno niekoľkých dní. Autori štúdie momentálne hľadajú spôsob, ako sa so systémom SmartDope posunúť ešte viac vpred.
Komentáre