Imaginez un laboratoire où des robots mènent inlassablement des expériences, libérant ainsi les chercheurs pour qu'ils se concentrent sur des idées novatrices. Cette vision est désormais plus proche de la réalité grâce à un nouveau laboratoire numérique, ou dLab, développé par des chercheurs de l'Université de Tokyo et leurs collaborateurs. Ce système innovant automatise entièrement la synthèse de matériaux et l'évaluation d'échantillons de couches minces.
Le dLab, dévoilé au Japon en 2024, représente un progrès significatif dans la science des matériaux basée sur les données et les robots. Le professeur Taro Hitosugi de l'École supérieure des sciences de l'Université de Tokyo a déclaré : « Aujourd'hui, les laboratoires ne sont plus seulement des lieux abritant des instruments expérimentaux, mais plutôt des usines de production de matériaux et de données, où les équipements expérimentaux fonctionnent comme un système. » Le système synthétise de manière autonome des échantillons de couches minces et mesure leurs propriétés matérielles.
Le dLab se compose d'appareils interconnectés pour la recherche sur les matériaux solides. Les robots collectent des données expérimentales, y compris les processus de synthèse et les propriétés physiques. Cela comprend les mesures des microstructures de surface, les schémas de diffraction des rayons X, les spectres Raman, la conductivité électrique et la transmittance optique.
Le système intègre des instruments expérimentaux pour la synthèse et les mesures automatisées de matériaux. Les données sont produites dans un format XML standardisé appelé MaiML et collectées dans une base de données basée sur le cloud. Cela permet une analyse et une utilisation efficaces des données.
L'équipe a démontré la synthèse autonome de couches minces d'électrodes positives lithium-ion et leur évaluation structurelle. Cela met en évidence le potentiel d'accélérer la découverte de nouveaux matériaux pour les batteries et d'autres applications. Les chercheurs visent à améliorer le système en standardisant le logiciel d'orchestration et la planification.
Le chercheur collaborateur Kazunori Nishio a souligné l'objectif : « Nous visons à numériser l'environnement de recherche et développement, à former des chercheurs capables d'utiliser ces technologies et à faciliter le partage et l'utilisation des données. » Cet environnement tirera pleinement parti de la créativité des chercheurs.