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“人工化学家2.0”技术可以在不到1小时的时间内，从定制量子点到完成相关的研发和生产。该技术是完全自主的，使用人工智能(AI)和自动化机器人系统进行多步骤化学合成和分析。
量子点是胶体半导体纳米晶体，应用于LED显示器和太阳能电池等领域。
“当我们出发的时候《人工化学家》的第一版Milad Abolhasani说，他是一篇关于这项工作的论文的通讯作者，也是北卡罗来纳州立大学化学和生物分子工程的助理教授。“人工化学家2.0在工业上与研发和制造都相关。”
从用户的角度来看，整个过程本质上包括三个步骤。首先，用户告诉“人工化学家2.0”所需量子点的参数。例如，你想要产生什么颜色的光?第二步实际上是研发阶段，在这里人工化学家2.0自主地进行一系列快速实验，允许它确定最优的材料和最有效的生产材料的方法。第三，系统切换到生产所需数量的材料。
“量子点可以分为不同的类别，”Abolhasani说。“例如，研究充分的II-VI、IV-VI和III-V材料，或最近出现的金属卤化物钙钛矿，等等。基本上，每一门课都由一系列化学性质相似的材料组成。
“当你第一次在任何给定的课堂上设置人工化学家2.0来制造量子点时，机器人会自动运行一套主动学习实验。这就是机器人系统的大脑学习材料化学的方式，”Abolhasani说。根据材料种类的不同，这个学习阶段可能需要1到10个小时。经过一次性主动学习期后，人工化学家2.0可以在40分钟或更少的时间内，从2000万种可能的组合中，通过多个制造步骤，确定生产所需量子点的最佳可能配方。”
研究人员指出，几乎可以肯定的是，每次人们使用它，研发过程都会变得更快，因为运行该系统的人工智能算法将对要求识别的每一种材料学习更多，变得更高效。
人工化学家2.0包含两个化学反应器，在一个系列中运行。该系统被设计成完全自主的，允许用户在不关闭系统的情况下从一种材料切换到另一种材料。该系统如何工作的视频可以在https://youtu.be/e_DyV-hohLw．
Abolhasani说:“为了成功做到这一点，我们必须设计一个系统，在反应器中不留下化学残留物，并允许人工智能引导的机器人系统在适当的时间，在多步骤材料生产过程的任何时刻，添加正确的成分。”这就是我们所做的。
“我们很高兴看到这对特殊化学品行业意味着什么。它确实将研发速度提高到了极速，但它也有能力每天生产几公斤高价值、经过精确设计的量子点。这些都是与工业相关的材料。”
纸”,自驱动多步量子点合成的自主机器人实验在流发表在该杂志上先进的智能系统．这篇论文的共同第一作者是卡米尔·阿卜杜勒-拉提夫(Kameel Abdel-Latif)和罗伯特·w·埃普斯(Robert W. Epps)，他们是北卡罗来纳州立大学的博士生。这篇论文由北卡罗来纳州立大学的博士生法泽尔·巴泰尼(Fazel Bateni)和韩苏勇(Suyong Han)以及布法罗大学(University at Buffalo)的助理教授克里斯托弗·g·雷耶斯(Kristofer G. Reyes)共同撰写。
这项工作得到了美国国家科学基金会(National Science Foundation)的支持，资助号为1940959，并得到了北卡大学研究机会计划(UNC- roi)的资助。
希普曼-
编辑:研究摘要如下。
自主机器人在流动实验中实现自驱动多步量子点合成
作者: Kameel Abdel-Latif, Robert W. Epps, Fazel Bateni, Suyong Han和Milad Abolhasani，北卡罗莱纳州立大学;Kristofer G. Reyes，布法罗大学
发表: 12月10日,先进的智能系统
DOI: 10.1002 / aisy.202000245
文摘:新型无机卤化铅钙钛矿量子点(LHP QDs)具有广阔的胶体合成宇宙和多种合成/合成后工艺参数，确定其最佳配方对于材料和时间密集型的批量合成策略来说是一项具有挑战性的任务。在这项工作中，我们引入了一种模块化的微流控合成策略，集成了人工智能(AI)引导的决策代理，用于智能导航通过复杂的胶体合成宇宙的LHP量子点，有8个单独控制的合成参数和可达的参数空间超过2×107．利用在全局学习框架内开发的自主微流控实验策略，我们通过两步胶体合成和合成后卤化物交换反应，快速确定LHP量子点的最佳配方，在不到40分钟的时间内，每一个期望的峰值发射能量可以产生10种不同的发射颜色。采用两个串联微流控反应器，可以在不需要中间洗涤步骤的情况下，通过在线卤化物交换反应实现LHP量子点的连续带隙工程。在三相流动格式中使用惰性气体，可以成功地、自同步地将卤化物前驱体连续输送到含有LHP量子点的移动液滴中，从而加速闭环配方优化，并实现具有理想光电性能的LHP量子点的端到端连续制造。
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