Nature Synthesis: Иммиграция на Марс становится реальнее

Иммиграция на Марс и жизнь на нем уже давно изображаются в научно-фантастических произведениях. Но прежде чем мечта превратится в реальность, человеку предстоит преодолеть препятствие — отсутствие необходимых химических веществ, таких как кислород, для длительного выживания на планете.

Однако надежда появилась благодаря недавнему открытию активности воды на Марсе.

В настоящее время ученые изучают возможность разложения воды с получением кислорода путем электрохимического окисления воды с использованием солнечной энергии и катализаторов реакции кислородной эволюции (OER). Задача состоит в том, чтобы найти способ синтезировать эти катализаторы in situ, используя материалы на Марсе, а не доставлять их с Земли, что требует больших затрат.

Для решения этой проблемы группа специалистов под руководством профессора Луо И (LUO Yi), профессора Цзянь Цзюня (JIANG Jun) и профессора Шан Вэйвэя (SHANG Weiwei) из Университета науки и техники Китая (USTC) Китайской академии наук (CAS) недавно с помощью роботизированного искусственного интеллекта (ИИ) — химика смогла автоматически синтезировать и оптимизировать катализаторы OER из марсианских метеоритов.

Результаты исследования, проведенного в сотрудничестве с Лабораторией исследования глубокого космоса, опубликованы 13 ноября в журнале Nature Synthesis.

ИИ-химик синтезировал катализатор OER из марсианского материала на основе междисциплинарного сотрудничества, — сказал профессор Луо И (LUO Yi), ведущий научный сотрудник группы.

В каждом экспериментальном цикле химики ИИ сначала анализируют элементный состав марсианских руд с помощью спектроскопии лазерного пробоя (LIBS). Затем он проводит ряд предварительных обработок руд, включая взвешивание на рабочей станции дозирования твердых веществ, приготовление исходных растворов на рабочей станции дозирования жидких веществ, отделение от жидкости на рабочей станции центрифугирования и затвердевание на рабочей станции сушки.

Полученные гидроксиды металлов обрабатываются клеем Nafion для подготовки рабочего электрода к испытаниям ОЭР на электрохимической рабочей станции. Данные о тестировании в режиме реального времени поступают в вычислительный «мозг» ИИ-химика для обработки методом машинного обучения (МОО).

ИИ-химик использует методы квантовой химии и молекулярной динамики для моделирования 30 000 высокоэнтропийных гидроксидов с различным соотношением элементов и рассчитывает их каталитическую активность в ОЭР с помощью теории функционала плотности. Данные моделирования используются для обучения нейросетевой модели быстрого прогнозирования активности катализаторов с различным элементным составом.

Наконец, с помощью байесовской оптимизации «мозг» предсказывает сочетание доступных марсианских руд, необходимых для синтеза оптимального катализатора OER.

К настоящему времени ИИ-химик создал превосходный катализатор, используя пять видов марсианских метеоритов в безлюдных условиях. Этот катализатор может стабильно работать в течение более 550 000 секунд при плотности тока 10 мА см-2 и избыточном потенциале 445,1 мВ. Дальнейшие испытания при температуре -37 °C, соответствующей температуре на Марсе, подтвердили, что катализатор может стабильно вырабатывать кислород без видимой деградации.

За два месяца ИИ-химик завершил сложную оптимизацию катализаторов, на которую у человека ушло бы 2000 лет.

Команда работает над тем, чтобы превратить ИИ-химика в общую экспериментальную платформу для различных химических синтезов без участия человека. Рецензент статьи высоко оценил:

Подобные исследования представляют широкий интерес и быстро развиваются в области синтеза и открытия органических/неорганических материалов.

В будущем люди смогут создать кислородную фабрику на Марсе с помощью искусственного интеллекта химика. Для получения достаточной концентрации кислорода, необходимой для выживания человека, требуется всего 15 часов солнечного облучения. Эта прорывная технология еще на один шаг приближает нас к осуществлению мечты о жизни на Марсе.

13.11.2023


Подписаться в Telegram



Космос

Телескоп Уэбб снял столкновение астероидов в соседней звездной системе
Телескоп Уэбб снял столкновение астероидов в соседней звездной системе

Астрономы запечатлели массивное столкновение г...

ESA: Первые снимки Евклида показали миллиарды осиротевших звезд
ESA: Первые снимки Евклида показали миллиарды осиротевших звезд

Первые научные снимки, сделанные спутником Euc...

Nature Astronomy: Открыта планета с плотностью сахарной ваты
Nature Astronomy: Открыта планета с плотностью сахарной ваты

Международная команда под руководством ис...

Nature: Исследование объяснит, почему на Венере нет воды
Nature: Исследование объяснит, почему на Венере нет воды

Ученые-планетологи из Университета Колора...

EGU: 41 000 лет назад атмосферу Земли пронзили космические лучи
EGU: 41 000 лет назад атмосферу Земли пронзили космические лучи

Магнитное поле Земли защищает нашу планету от&...

«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе
«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе

Тайны Вселенной не перестают привлекать л...

Освоение космоса: остановить нельзя развивать
Освоение космоса: остановить нельзя развивать

За последнее десятилетие человечество стало св...

ALMA обнаружил тень квазара, который застал Вселенную моложе миллиарда лет
ALMA обнаружил тень квазара, который застал Вселенную моложе миллиарда лет

Теоретические предсказания подтвердились благо...

Планета размером с Землю обнаружена на «заднем дворе» нашего Солнца
Планета размером с Землю обнаружена на «заднем дворе» нашего Солнца

Группа астрономов обнаружила планету, которая ...

MNRAS: Раскрыты секреты "горячего Сатурна" и его пятнистой звезды
MNRAS: Раскрыты секреты "горячего Сатурна" и его пятнистой звезды

Группа астрономов под руководством ученых...

Science Advances: Открыт загадочный компонент кислотных облаков Венеры
Science Advances: Открыт загадочный компонент кислотных облаков Венеры

Из чего состоят облака Венеры? Ученые знают, ч...

MNRAS: Нептун и Уран действительно похожи
MNRAS: Нептун и Уран действительно похожи

Нептун известен как насыщенный голубой, а...

Nature Geoscience: Ученые возвестили начало лунного антропоцена
Nature Geoscience: Ученые возвестили начало лунного антропоцена

Впервые люди потревожили лунную пыль 13 сентяб...

PNAS: Есть ли признаки жизни на холодной луне Сатурна?
PNAS: Есть ли признаки жизни на холодной луне Сатурна?

По мере развития астрофизических технологий и&...

Nature: Водород в лунных образцах дает новую надежду на освоение космоса
Nature: Водород в лунных образцах дает новую надежду на освоение космоса

Исследователи Военно-морской исследовательской...

NASA: Уэбб обнаружил новые объекты в центре Млечного Пути
NASA: Уэбб обнаружил новые объекты в центре Млечного Пути

На последнем снимке космического телескопа НАС...

Nature Synthesis: Иммиграция на Марс становится реальнее
Nature Synthesis: Иммиграция на Марс становится реальнее

Иммиграция на Марс и жизнь на н...

На космической рождественской елке нашли 14 транзитных объектов
На космической рождественской елке нашли 14 транзитных объектов

Международная группа ученых под руководст...

The Astrophysical Journal: Богатые газом галактики зажгли раннюю Вселенную
The Astrophysical Journal: Богатые газом галактики зажгли раннюю Вселенную

Новые изображения, полученные с помощью к...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Biology Methods and Protocols: В борьбу с раком бросают искусственный интеллект
Biology Methods and Protocols: В борьбу с раком бросают искусственный интеллект
JCI: Тяжелая форма COVID-19, возможно, связана с аутоантителами
JCI: Тяжелая форма COVID-19, возможно, связана с аутоантителами
Разгадана тайна снижения производительности перспективного катодного материала
Разгадана тайна снижения производительности перспективного катодного материала
Каждый четвертый родитель говорит, что ребенок не может уснуть из-за тревоги
Каждый четвертый родитель говорит, что ребенок не может уснуть из-за тревоги
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
Current Biology: Исследование брачного поведения показывает эволюцию влечения
Current Biology: Исследование брачного поведения показывает эволюцию влечения
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи
Scientific Reports: Реакция на происходящее влияет на понимание будущих событий
Scientific Reports: Реакция на происходящее влияет на понимание будущих событий
Богатый белком рацион меняет микробиом кишечника и общее состояние организма
Богатый белком рацион меняет микробиом кишечника и общее состояние организма
IEEE: Экзоскелет поможет перенесшим инсульт вернуться к нормальной жизни
IEEE: Экзоскелет поможет перенесшим инсульт вернуться к нормальной жизни

Новости компаний, релизы

Биохимики СПбГУ выяснили, что гипоксия плода в сочетании со стрессом матери может приводить к никотиновой зависимости
Новая "Кантиана" поможет студентам быстрее адаптироваться к калининградскому климату
Российские ученые предложили тушить пожары с помощью газогидратного огнетушителя
Минералоги СПбГУ нашли на острове Диско возможный источник фосфора для возникновения первых живых организмов
Российские ученые выяснили, что за пять лет число случаев нетрудоспособности из-за онкологии выросло в стране почти на 70%