中国科大“机器化学家”利用火星陨石智能创制产氧催化剂

　　移居火星是人类的梦想，但首先要解决缺乏氧气的问题。火星上存在水资源的可能，为利用太阳能驱动的电催化析氧反应制备氧气提供了机遇。人类无法在无氧的火星环境下长期生存，因而在火星上就地取材创制催化剂成为难以逾越的屏障。近日，中国科学技术大学教授罗毅、教授江俊、副教授尚伟伟团队，与深空探测实验室研究员张哲等合作，采用中国科大“机器化学家”“小来”平台，高效融合人工智能和自动化机器实验，利用火星陨石制备出实用的产氧电催化剂。相关研究成果以Automated synthesis of oxygen-producing catalysts from Martian meteorites by a robotic AI chemist为题，发表在《自然-合成》（Nature Synthesis）上，并被遴选为当期热点论文。

　　“小来”凭借精准的自动化操作能力，能够执行高通量实验任务；同时，“小来”的“计算大脑”同步进行量子化学仿真模拟，通过融合理论大数据和实验小数据产生具有预测能力的机器学习模型，最终调用贝叶斯优化算法预测并机器验证全局最优的催化剂配方。这种理实交融的研究范式加速了新材料发现过程，可从数百万种可能配方中迅速识别最佳组合。

　　“机器化学家”系统利用火星陨石实现产氧催化剂无人化创制的工作流程，包括移动机器人、计算大脑、云服务器和多个不同功能的化学工作站。内外双循环的机器自动化过程集成了原料准备、样品合成、性能表征和配方优化等步骤。

　　该工作成功展示了在地外星系上因地制宜创制化学品的智能化全流程，为未来地外文明探索提供了新的技术手段，对我国在未来月球、火星空间站上实现星际资源的原位综合利用创建了独特的方案。 国际审稿人评价道，“本文报道了通过‘机器化学家’系统在火星上合成OER催化剂的令人兴奋的方法”，“作为人工智能和自动化相结合的典型案例，在充满挑战的环境下设计和制造复杂材料”。

　　研究工作得到中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划和国家自然科学基金等的支持。