Agencias, Ciudad de México.- Un estudio publicado en ‘Nature Synthesis’ presenta cómo un robot químico con Inteligencia Artificial sintetiza un catalizador para la producción de oxígeno a partir de meteoritos marcianos.
Para facilitar la futura colonización de Marte, los científicos exploran la posibilidad de descomponer el agua para producir oxígeno mediante la con ayuda de catalizadores OER. El reto consiste en encontrar la manera de sintetizar estos catalizadores in situ utilizando materiales del Planeta Rojo, en lugar de transportarlos desde la Tierra, lo que supone un elevado coste.
Para abordar este problema, un equipo dirigido por los profesores LUO Yi, JIANG Jun y SHANG Weiwei, de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) de la Academia China de Ciencias (CAS), ha conseguido recientemente sintetizar y optimizar automáticamente catalizadores OER a partir de meteoritos marcianos con su robot químico dotado de inteligencia artificial (IA).
“El químico de IA sintetiza de forma innovadora catalizadores OER a partir de material marciano gracias a la cooperación interdisciplinaria”, apunta el profesor LUO Yi, científico principal del equipo.
En cada ciclo experimental, el químico de AI analiza primero la composición elemental de los minerales marcianos utilizando la espectroscopia de descomposición inducida por láser (LIBS) como sus ojos.
A continuación, lleva a cabo una serie de pretratamientos de los minerales, que incluyen el pesaje en la estación de trabajo de dispensación de sólidos, la preparación de soluciones de materia prima en la estación de trabajo de dispensación de líquidos, la separación del líquido en la estación de trabajo de centrifugación y la solidificación en la estación de trabajo de secado.
Los hidróxidos metálicos resultantes se tratan con adhesivo Nafion para preparar el electrodo de trabajo para las pruebas OER en la estación de trabajo electroquímica. Los datos de las pruebas se envían al “cerebro” computacional del químico de IA en tiempo real para el procesamiento de aprendizaje automático (ML).
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Article by Weiwei Shang, Jun Jiang, Yi Luo and co-workers @USTCGlobal
Automated synthesis of oxygen-producing catalysts from Martian meteorites by a robotic AI chemisthttps://t.co/TzPIxH6PvV
— Nature Synthesis (@NatureSynthesis) November 14, 2023
El “cerebro” del químico de IA emplea simulaciones de química cuántica y dinámica molecular para 30.000 hidróxidos de alta entropía con diferentes proporciones elementales y calcula sus actividades catalíticas OER mediante la teoría funcional de la densidad. Los datos de la simulación se utilizan para entrenar un modelo de red neuronal para predecir rápidamente las actividades de los catalizadores con diferentes composiciones elementales.
Por último, mediante optimización bayesiana, el “cerebro” predice la combinación de minerales marcianos disponibles necesaria para sintetizar el catalizador OER óptimo.
Hasta ahora, el químico de la IA ha creado un catalizador excelente utilizando cinco tipos de meteoritos marcianos en condiciones no tripuladas. Este catalizador puede funcionar de forma constante durante más de 550,000 segundos a una densidad de corriente de 10 mA cm-2 y un sobrepotencial de 445,1 mV. Una prueba adicional a -37 °C, la temperatura de Marte, confirmó que el catalizador puede producir oxígeno de forma constante sin ninguna degradación aparente.
En dos meses, el químico de la IA ha completado la compleja optimización de catalizadores que a un químico humano le llevaría 2000 años.
El equipo está trabajando para convertir la IA química en una plataforma de experimentación general para diversas síntesis químicas sin intervención humana. El revisor del artículo indica que “este tipo de investigación es de gran interés y se está desarrollando rápidamente en la síntesis y el descubrimiento de materiales orgánicos/inorgánicos”.
“En el futuro, los humanos podrán establecer una fábrica de oxígeno en Marte con la ayuda de la IA química”, afirma JIANG. Sólo se necesitan 15 horas de irradiación solar para producir la concentración de oxígeno suficiente para la supervivencia humana. “Este avance tecnológico nos acerca un paso más a la consecución de nuestro sueño de vivir en Marte”, asegura.
Su estudio proporciona una demostración de que un químico avanzado en IA puede, sin intervención humana, sintetizar catalizadores REA en Marte a partir de minerales locales. Este sistema ha demostrado su capacidad para realizar todos los pasos experimentales necesarios, incluido el análisis de materias primas, el pretratamiento, la síntesis, la caracterización y las pruebas de rendimiento con alta precisión y también ha demostrado su poder de análisis inteligente para identificar la mejor fórmula para un catalizador REA marciano entre millones de posibles. combinaciones.
Particularmente poderosa es la optimización in situ, que combina a la perfección los datos experimentales y computacionales durante el proceso de síntesis, acelerando enormemente la generación de un modelo confiable y el hallazgo de una fórmula óptima. Se espera que el protocolo y el sistema establecidos, que son genéricos y adaptativos, avancen en el descubrimiento automatizado de materiales y la síntesis de sustancias químicas para la ocupación y exploración de planetas extraterrestres.
A robotic chemist could make oxygen on #Mars
A new study shows a robotic #AI chemist for "automated synthesis and intelligent optimization of catalysts for the oxygen evolution reaction from Martian meteorites."#Science #Space
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