Un chimiste de l’IA synthétise un catalyseur pour la production d’oxygène à partir de météorites martiennes : un pas de plus vers l’immigration martienne ?
L'immigration et la vie sur Mars ont longtemps été dépeintes dans la science-fiction. Mais avant que ce rêve ne devienne réalité, il y a un obstacle que les humains doivent surmonter : le manque de produits chimiques tels que l'oxygène essentiels à la survie à long terme de la planète. Cependant, la découverte récente de l'activité de l'eau sur Mars est prometteuse.
Les scientifiques explorent maintenant la possibilité de décomposer l'eau pour produire de l'oxygène grâce à l'oxydation électrochimique de l'eau entraînée par l'énergie solaire à l'aide de catalyseurs de réaction d'évolution de l'oxygène (REL). Le défi est de trouver un moyen de synthétiser ces catalyseurs in situ à partir de matériaux sur Mars, au lieu de les transporter depuis la Terre, ce qui est coûteux.
Pour s'attaquer à ce problème, une équipe dirigée par le professeur Luo Yi, le professeur Jiang Jun et le professeur Shang Weiwei de l'Université des sciences et technologies de Chine (USTC) de l'Académie chinoise des sciences (CAS), a récemment rendu possible la synthèse et l'optimisation automatique des catalyseurs OER à partir de météorites martiennes grâce à leur intelligence artificielle robotique (IA)-chimiste.
Leurs recherches ont été publiées dans Nature Synthesis.
Un robot AI-Chemist@USTC fabrique un catalyseur utile de génération d'oxygène avec des météorites martiennes. Crédit : Groupe de chimistes de l'Université des sciences et technologies de Chine
« Le chimiste de l'IA synthétise de manière innovante un catalyseur REL à l'aide de matériaux martiens sur la base d'une coopération interdisciplinaire », a déclaré le professeur Luo Yi, scientifique principal de l'équipe.
Dans chaque cycle expérimental, le chimiste de l'IA analyse d'abord la composition élémentaire des minerais martiens en utilisant la spectroscopie de claquage induite par laser (LIBS) comme yeux.
Ensuite, il effectue une série de prétraitements sur les minerais, y compris le pesage dans le poste de travail de distribution de solides, la préparation des solutions de matières premières dans le poste de travail de distribution de liquide, la séparation du liquide dans le poste de travail de centrifugation et la réalisation de la solidification dans le poste de travail de séchage.
Les hydroxydes métalliques qui en résultent sont traités avec de l'adhésif Nafion pour préparer l'électrode de travail pour le test REL au poste de travail électrochimique. Les données de test sont envoyées au « cerveau » informatique du chimiste de l'IA en temps réel pour le traitement de l'apprentissage automatique (ML).
Le « cerveau » du chimiste de l'IA utilise des simulations de chimie quantique et de dynamique moléculaire pour 30 000 hydroxydes à haute entropie avec différents rapports élémentaires et calcule leurs activités catalytiques REL via la théorie de la fonctionnelle de la densité. Les données de simulation sont utilisées pour entraîner un modèle de réseau neuronal permettant de prédire rapidement les activités des catalyseurs avec différentes compositions élémentaires.
Enfin, grâce à l'optimisation bayésienne, le « cerveau » prédit la combinaison de minerais martiens disponibles nécessaires à la synthèse du catalyseur REL optimal.
Jusqu'à présent, le chimiste de l'IA a créé un excellent catalyseur en utilisant cinq types de météorites martiennes dans des conditions non habitées. Ce catalyseur peut fonctionner de manière stable pendant plus de 550 000 secondes à une densité de courant de 10 mA cm-2 et un surpotentiel de 445,1 mV. Un autre test à -37 °C, la température sur Mars, a confirmé que le catalyseur peut produire de l'oxygène de manière constante sans aucune dégradation apparente.
En l'espace de deux mois, le chimiste de l'IA a achevé l'optimisation complexe de catalyseurs qui prendrait 2 000 ans à un chimiste humain.
L'équipe s'efforce de transformer le chimiste de l'IA en une plate-forme d'expérimentation générale pour diverses synthèses chimiques sans intervention humaine. L'examinateur de l'article a fait remarquer : « Ce type de recherche est d'un grand intérêt et fait l'objet d'un développement rapide dans la synthèse et la découverte de matériaux organiques/inorganiques. »
« À l'avenir, les humains pourront établir une usine d'oxygène sur Mars avec l'aide d'un chimiste IA », a déclaré Jiang. Seulement 15 heures d'irradiation solaire sont nécessaires pour produire une concentration d'oxygène suffisante nécessaire à la survie humaine. « Cette technologie révolutionnaire nous rapproche un peu plus de la réalisation de notre rêve de vivre sur Mars », a-t-il déclaré.
Source : phys.org Traduction ALTERNATIVE34