Utilizando tecnología de laboratorio autónomo distribuido, el Consorcio de Aceleración de la Universidad de Toronto ha identificado rápidamente 21 materiales láser orgánicos de estado sólido (OSL) de alto rendimiento, lo que marca un avance significativo en la optoelectrónica molecular y allana el camino para futuros descubrimientos de materiales. (Concepto del artista). Crédito: SciTechDaily.com
Seis equipos de investigación de cinco laboratorios globales han reducido significativamente el cronograma de descubrimiento de materiales de años a solo unos pocos meses utilizando laboratorios autónomos.
Los láseres orgánicos de estado sólido (OSL) ofrecen un potencial significativo para diversas aplicaciones gracias a su flexibilidad, ajuste de color y alta eficiencia. Sin embargo, son difíciles de producir. Con potencialmente más de 150.000 experimentos necesarios para identificar nuevos materiales viables, explorar completamente este espacio podría llevar muchas vidas. De hecho, en las últimas décadas sólo se han probado entre 10 y 20 nuevos materiales OSL.
Pesquisadores do Acceleration Consortium, com sede na Universidade de Toronto, aceitaram esse desafio e usaram a tecnologia de laboratório autônomo (SDL) que, uma vez instalada, permitiu-lhes sintetizar e testar mais de 1.000 materiais OSL potenciais e descobrir pelo menos 21 materiais de alto desempeño. OSL gana candidatos en cuestión de meses.
Un SDL utiliza tecnologías avanzadas, como inteligencia artificial y síntesis robótica, para acelerar el proceso de identificación de nuevos materiales (en este caso, materiales con propiedades láser excepcionales). Hasta ahora, los SDL generalmente se han limitado a un laboratorio físico en una ubicación geográfica. Este artículo titulado “Reubicación asíncrona de circuito cerrado de emisores láser orgánicos” se publicó en la revista Ciencia, muestra cómo el equipo de investigación utilizó el concepto de experimentación distribuida, donde las tareas se dividen entre diferentes sitios de investigación, para lograr el objetivo conjunto más rápidamente. Para esta investigación participaron laboratorios de Toronto y Vancouver en Canadá, Glasgow en Escocia, Illinois en Estados Unidos y Fukuoka en Japón.
Beneficios de la experimentación distribuida
Al utilizar este método, cada laboratorio pudo aportar su experiencia y recursos únicos, que en última instancia desempeñaron un papel clave en el éxito de este proyecto. Este flujo de trabajo descentralizado, administrado por una plataforma basada en la nube, no solo mejoró la eficiencia sino que también permitió una rápida replicación de los resultados experimentales, lo que en última instancia democratizó el proceso de descubrimiento y aceleró el desarrollo de la tecnología láser de próxima generación.
«Lo que este artículo muestra es que un enfoque de circuito cerrado se puede deslocalizar, los investigadores pueden ir desde el estado molecular hasta los dispositivos, y se puede acelerar el descubrimiento de materiales que se encuentran en las primeras etapas del proceso de comercialización», dijo el Dr. Alán Aspuru-Guzik, director del Consorcio de Aceleración. «El equipo diseñó un experimento que pasó de la molécula al dispositivo; los dispositivos finales se fabricaron en Japón, se ampliaron en Vancouver y luego se transfirieron a Japón para su caracterización».
El descubrimiento de estos nuevos materiales representa un avance significativo en el campo de la optoelectrónica molecular. Allanó el camino para mejorar el rendimiento y la funcionalidad de los dispositivos OSL y sentó un precedente para futuras campañas de descubrimiento deslocalizadas en el campo de la ciencia de materiales y los laboratorios autónomos.
Referencia: “Descubrimiento deslocalizado, asíncrono y de circuito cerrado de emisores láser orgánicos” por Felix Strieth-Kalthoff, Han Hao, Vandana Rathore, Joshua Derasp, Théophile Gaudin, Nicholas H. Angello, Martin Seifrid, Ekaterina Trushina, Mason Guy, Junliang Liu, Xun Tang, Masashi Mamada, Wesley Wang, Tuul Tsagaantsooj, Cyrille Lavigne, Robert Pollice, Tony C. Wu, Kazuhiro Hotta, Leticia Bodo, Shangyu Li, Mohammad Haddadnia, Agnieszka Wo? Andrés Aguilar-Granda, Elena L. Klimareva, Ralph C. Sigerson, Wenduan Hou, Daniel Gahler, Slawomir Lach, Adrian Warzybok, Oleg Borodin, Simon Rohrbach, Benjamin Sanchez-Lengeling, Chihaya Adachi, Bartosz A. Grzybowski, Leroy Cronin, Jason E. Hein, Martin D. Burke y Alán Aspuru-Guzik, 17 de mayo de 2024, Ciencia.
DOI: 10.1126/ciencia.adk9227
