Accelereret opdagelsesforskning afslører 21 nye materialer til avanceret organisk faststoflaserteknologi

Organiske solid-state lasere (OSL'er) har et enormt løfte for en bred vifte af applikationer på grund af deres fleksibilitet, farvejustering og effektivitet. Men de er svære at lave, og med over 150.000 mulige eksperimenter, der skal udføres for at finde vellykkede nye materialer, ville det være et arbejde for flere levetider at opdage dem alle. Faktisk er der i de foregående årtier kun blevet testet 10-20 nye OSL-materialer.

Forskere med Acceleration Consortium baseret på University of Toronto tog denne udfordring op og brugte selvkørende laboratorieteknologi (SDL), som, når de først var blevet oprettet, satte dem i stand til at syntetisere og teste over 1.000 potentielle OSL-materialer og opdage mindst 21 toppræsterende OSL får kandidater i løbet af få måneder.

En SDL bruger avancerede teknologier såsom kunstig intelligens og robotsyntese til at strømline processen med at identificere nye materialer - i dette tilfælde materialer med exceptionelle laseregenskaber. Indtil nu har SDL'er normalt været begrænset til ét fysisk laboratorium på én geografisk placering.

Denne artikel med titlen "Delocalized Asynchronous Closed-Loop Discovery of Organic Laser Emitters" offentliggjort i tidsskriftet Science, viser, hvordan forskerholdet brugte konceptet distribueret eksperimentering, hvor opgaverne er fordelt på forskellige forskningssteder, for hurtigere at nå det fælles mål. Til denne forskning var laboratorier fra Toronto og Vancouver i Canada, Glasgow i Skotland, Illinois i USA og Fukuoka i Japan involveret.

Ved at bruge denne metode var hvert laboratorium i stand til at bidrage med sin unikke ekspertise og ressourcer - som i sidste ende spillede en nøglerolle i projektets succes. Denne decentraliserede arbejdsgang, styret af en cloud-baseret platform, forbedrede ikke kun effektiviteten, men gav også mulighed for hurtig replikering af eksperimentelle resultater, hvilket i sidste ende demokratiserede opdagelsesprocessen og fremskyndede udviklingen af ​​næste generation af laserteknologi.

"Det, som dette papir viser, er, at en lukket-loop tilgang kan delokaliseres, forskere kan gå helt ned fra den molekylære tilstand ned til enheder, og du kan accelerere opdagelsen af ​​materialer, der er meget tidligt i processen med kommercialisering," sagde Dr. Alán Aspuru-Guzik, direktør for Acceleration Consortium.

"Holdet designede et eksperiment, der gik hele vejen ned fra molekyle til enhed - med de sidste enheder, der blev lavet i Japan. De blev opskaleret i Vancouver og derefter overført til Japan for karakterisering."

Opdagelsen af ​​disse nye materialer repræsenterer et betydeligt fremskridt inden for molekylær optoelektronik. Det har banet vejen for forbedret ydeevne og funktionalitet i OSL-enheder og skabt præcedens for fremtidige delokaliserede opdagelseskampagner inden for materialevidenskab og selvkørende laboratorier.

Flere oplysninger: Felix Strieth-Kalthoff et al., Delokaliseret, asynkron, lukket sløjfe-opdagelse af organiske laseremittere, Science (2024). DOI:10.1126/science.adk9227. www.science.org/doi/10.1126/science.adk9227

Journaloplysninger: Videnskab

Leveret af University of Toronto