“自动驾驶”实验室加速能源材料的研究和合成
北卡罗来纳州立大学和布法罗大学的研究人员开发展示了一个材料加速平台，也称“自动驾驶实验室”，该实验室使用人工智能 (AI) 和流体系统来促进我们对金属卤化物钙钛矿 (MHP) 纳米晶体的理解。这个自动驾驶实验室还可用于研究广泛的其他半导体和金属纳米材料。
对于概念验证演示，研究人员专注于全无机金属卤化物钙钛矿 (MHP) 纳米晶体、卤化铯铅 (CsPbX 3 , X=Cl, Br)。MHP 纳米晶体是一类新兴的半导体材料，由于其溶液加工性和独特的尺寸和成分可调特性，被认为具有用于印刷光子器件和能源技术的潜力。例如，MHP 纳米晶体是非常有效的光学活性材料，正在考虑用于下一代 LED。而且由于它们可以使用溶液处理来制造，因此它们有可能以具有成本效益的方式制造。
溶液处理材料是使用液体化学前体制成的材料，包括高价值材料，如量子点、金属/金属氧化物纳米粒子和金属有机框架。
然而，MHP 纳米晶体尚未用于工业用途。
部分原因是我们仍在更好地了解如何合成这些纳米晶体，以便设计与 MHP 相关的所有特性，而且合成它们需要一定程度的精度，这阻碍了大规模制造的成本效益。该研究工作解决了这两个问题。
这项新技术扩展了人工化学家 2.0的概念，Abolhasani 的实验室于 2020 年推出了人工化学家 2.0。人工化学家 2.0 是完全自主的，并使用人工智能和自动化机器人系统进行多步化学合成和分析。在实践中，该系统专注于调整 MHP 量子点的带隙，允许用户在不到一个小时的时间内从请求定制量子点到完成相关研发及开始制造。
用不同水平的锰掺杂材料会改变纳米晶体的光学和电子特性，并为材料引入磁性。例如，用锰掺杂 MHP 纳米晶体可以改变材料发出的光的波长。
新的自动驾驶实验室技术还提供了一种更快、更有效的方法来了解如何设计 MHP 纳米晶体以获得所需的性能组合。可从新技术视频可以了解详情。
如果您想控制每个实验中的每个可能变量，您可以运行大约 1600亿个可能的实验。使用传统技术，通常仍需要数百或数千次实验才能了解这两个过程——锰掺杂和带隙调谐——将如何影响铯铅卤化物纳米晶体的特性。
但是新系统会自动完成所有这些工作。具体来说，它的人工智能算法选择并运行自己的实验。每个已完成实验的结果会告知它接下来将运行哪个实验 – 并且它会一直运行，直到它了解哪些机制控制 MHP 的各种属性。
研究人员在实际演示中发现，该系统仅在 60 次实验中就能够彻底了解这些过程如何改变卤化铅铯纳米晶体的特性，虽然研究中展示的工作侧重于 MHP 纳米晶体，但自主系统也可用于表征使用溶液工艺制造的其他纳米材料，包括各种金属和半导体纳米材料。获 取 更多前沿科技 研究 进展访问：https://byteclicks.com
研究人员创造了一项强大的技术。他们现在正在寻找合作伙伴将这项技术应用于工业领域的特定挑战。
该研究成果发表在《高级智能系统》杂志上，可开放获取。
这项工作是在国家科学基金会的支持下完成的。
