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.
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:
13.11.2023 |
Космос
NewAst: Высокоскоростные облака составляют меньшую часть массы Млечного Пути | |
Иногда в астрономии простой вопрос имеет ... |
Космические странники: ученые нашли новые объекты, похожие на комету и астероид | |
Около двух лет назад ученые нашли первый ... |
Nature: Астрономы MIT нашли самые маленькие астероиды | |
Астероид, уничтоживший динозавров, был, по&nbs... |
Вселенная создана для жизни? Разбираемся в антропном принципе | |
Антропный принцип — это идея о... |
Ученые выяснили, насколько большими могут быть сверхмассивные черные дыры | |
В центрах больших галактик, как считают у... |
Новая карта Вселенной использует гравитационные волны для поиска черных дыр | |
Международное исследование, проведенное под&nb... |
Как виртуальная модель нашей планеты может стать ключом к спасению человечества | |
Есть идея создать точную виртуальную копию наш... |
Хаббл нашел звездные ясли в 38 млн световых лет от Земли | |
Космический телескоп Хаббл сделал новый снимок... |
Physical Review Letters: Темная материя появилась во время космической инфляции | |
Физики пытаются понять, откуда взялась темная ... |
PhysRevLett: Исследование поможет более точно моделировать взрывы сверхновой | |
Когда звезда взрывается, она может превра... |
Тайны квинтета Стефана раскрыты: новое слово в изучении космоса | |
Более 50 астрономов во главе с докто... |
SciAdv: На Марсе была горячая вода — найдено доказательство в древнем метеорите | |
Древнейшее возможное доказательство того, что&... |
Frontiers in Physiology: Космонавты обычно немного «тормозят» из-за стресса | |
Когда человек находится в космосе, его&nb... |
Phys.org: Ученые обнаружили 719 новых галактик в Великом аттракторе | |
В космосе есть место, куда астрономы не р... |
Phys.org: Космический мусор защитит будущие миссии на Луну и Марс от радиации | |
Вы, возможно, не знали, но космонавт... |
Nature Astronomy: Красные карлики тоже обогащают Вселенную | |
Астрономы могут заглянуть в прошлое, набл... |
В ЮФУ предложили новую модель компактных звезд | |
Новую модель компактных звезд предложили учены... |
Astronomy & Astrophysics: Астрофизики измерили поведение частиц в килоновой | |
После столкновения двух нейтронных звезд и&nbs... |
Наноспутник будет искать нефтяные пятна и предсказывать лесные пожары | |
Два космических аппарата Самарского университе... |
НАСА представило прототип телескопа для обсерватории гравитационных волн | |
НАСА представило прототип шести телескопов, ко... |
PRL: Изучено влияние сверхлегкой темной материи на сигналы гравитационных волн | |
В журнале Physical Review Letters опубликовали... |
В АмГУ разработали модуль для российско-белорусского спутника | |
Проект инженеров Амурского госуниверситета поб... |
Planetary Science Journal: Большое красное пятно Юпитера меняется в размерах | |
С помощью телескопа Хаббл астрономы наблюдали ... |
DPS56: На экзопланеты полезно взглянуть под другим углом | |
Астрономы сравнили чёткие снимки Урана от ... |
SciAdv: Примитивные астероиды принесли на Землю львиную долю летучих элементов | |
Исследователи изучили химический состав цинка ... |
Nature Astronomy: Найдено свидетельство внутреннего роста в ранней Вселенной | |
С помощью космического телескопа James Webb Sp... |
MNRAS: Открыта самая удаленная вращающаяся дисковая галактика | |
С помощью телескопа ALMA ученые обнаружили отд... |
Nature Astronomy: Открытие помогает понять, как возникла Солнечная система | |
Астрономы обнаружили новые детали газовых пото... |
JC&AP: Следы антивещества в космических лучах возвращают к теме ВИМПов | |
Одна из главных задач современной космоло... |
Science: Ученые создают глобальные карты коронального магнитного поля | |
Учёные впервые проводили практически ежедневны... |