中國科大“機器化學家”利用火星隕石智能創制產氧催化劑

　　移居火星是人類的夢想，但首先要解決缺乏氧氣的問題。火星上存在水資源的可能，為利用太陽能驅動的電催化析氧反應制備氧氣提供了機遇。人類無法在無氧的火星環境下長期生存，因而在火星上就地取材創制催化劑成為難以逾越的屏障。近日，中國科學技術大學教授羅毅、教授江俊、副教授尚偉偉團隊，與深空探測實驗室研究員張哲等合作，采用中國科大“機器化學家”“小來”平臺，高效融合人工智能和自動化機器實驗，利用火星隕石制備出實用的產氧電催化劑。相關研究成果以Automated synthesis of oxygen-producing catalysts from Martian meteorites by a robotic AI chemist為題，發表在《自然-合成》（Nature Synthesis）上，并被遴選為當期熱點論文。

　　“小來”憑借精準的自動化操作能力，能夠執行高通量實驗任務；同時，“小來”的“計算大腦”同步進行量子化學仿真模擬，通過融合理論大數據和實驗小數據產生具有預測能力的機器學習模型，最終調用貝葉斯優化算法預測并機器驗證全局最優的催化劑配方。這種理實交融的研究范式加速了新材料發現過程，可從數百萬種可能配方中迅速識別最佳組合。

　　“機器化學家”系統利用火星隕石實現產氧催化劑無人化創制的工作流程，包括移動機器人、計算大腦、云服務器和多個不同功能的化學工作站。內外雙循環的機器自動化過程集成了原料準備、樣品合成、性能表征和配方優化等步驟。

　　該工作成功展示了在地外星系上因地制宜創制化學品的智能化全流程，為未來地外文明探索提供了新的技術手段，對我國在未來月球、火星空間站上實現星際資源的原位綜合利用創建了獨特的方案。 國際審稿人評價道，“本文報道了通過‘機器化學家’系統在火星上合成OER催化劑的令人興奮的方法”，“作為人工智能和自動化相結合的典型案例，在充滿挑戰的環境下設計和制造復雜材料”。

　　研究工作得到中國科學院穩定支持基礎研究領域青年團隊計劃和國家自然科學基金等的支持。