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

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...

Ракета НАСА увидит раскаленный край звездообразующей сверхновой
Ракета НАСА увидит раскаленный край звездообразующей сверхновой

Новая зондирующая ракета отправится в кос...

Nature: Разгадана тайна марсианской оболочки
Nature: Разгадана тайна марсианской оболочки

В течение четырех лет посадочный аппарат ...

Новое моделирование пересматривает стандартную модель космологии
Новое моделирование пересматривает стандартную модель космологии

Когда ученые увидели первые изображения самых ...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Новая реалистичная компьютерная модель поможет роботам собирать лунную пыль
Новая реалистичная компьютерная модель поможет роботам собирать лунную пыль
С помощью GPT-4 создали видеоуроки по педиатрии для слабо обеспеченных больниц
С помощью GPT-4 создали видеоуроки по педиатрии для слабо обеспеченных больниц
Телескоп Джеймс Уэбб обнаружил следы нейтронной звезды в легендарной сверхновой
Телескоп Джеймс Уэбб обнаружил следы нейтронной звезды в легендарной сверхновой
Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни
Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни
Nicotine & Tobacco Research: Запрет сигарет с ментолом помогает бросить курить
Nicotine & Tobacco Research: Запрет сигарет с ментолом помогает бросить курить
Новое исследование роли дофамина поможет лечить болезнь Паркинсона
Новое исследование роли дофамина поможет лечить болезнь Паркинсона
Мальротацию кишечника новорожденных помогут распутать лягушачьи икринки
Мальротацию кишечника новорожденных помогут распутать лягушачьи икринки
Nature Comm: Младенцев с синдромом Дауна в древности почитали как особенных
Nature Comm: Младенцев с синдромом Дауна в древности почитали как особенных
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее
Освоение космоса: остановить нельзя развивать
Освоение космоса: остановить нельзя развивать
Гигантские антарктические морские пауки удивили всех отношением к потомству
Гигантские антарктические морские пауки удивили всех отношением к потомству
Геномы бабочек и мотыльков практически не изменились за 250 млн лет эволюции
Геномы бабочек и мотыльков практически не изменились за 250 млн лет эволюции
Ученые намерены глубже понять жизнь на Земле благодаря имиджеомике
Ученые намерены глубже понять жизнь на Земле благодаря имиджеомике
Как выглядит работающий рекламный баннер
Как выглядит работающий рекламный баннер
Исследование: теряя товарищей по стае, овсянки отказываются зимовать на прежнем месте
Исследование: теряя товарищей по стае, овсянки отказываются зимовать на прежнем месте

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса