Immagina un laboratorio dove i robot conducono instancabilmente esperimenti, liberando i ricercatori per concentrarsi su idee rivoluzionarie. Questa visione è ora più vicina alla realtà grazie a un nuovo laboratorio digitale, o dLab, sviluppato dai ricercatori dell'Università di Tokyo e dai loro collaboratori. Questo sistema innovativo automatizza completamente la sintesi dei materiali e la valutazione di campioni a film sottile.
Il dLab, presentato in Giappone nel 2024, rappresenta un significativo passo avanti nella scienza dei materiali guidata dai dati e dai robot. Il professor Taro Hitosugi della Graduate School of Science dell'Università di Tokyo ha dichiarato: "Oggi, i laboratori non sono semplicemente i luoghi per ospitare strumenti sperimentali, ma piuttosto le fabbriche per la produzione di materiali e dati, dove le apparecchiature sperimentali operano come un sistema." Il sistema sintetizza autonomamente campioni a film sottile e misura le loro proprietà materiali.
Il dLab è costituito da apparati interconnessi per la ricerca sui materiali solidi. I robot raccolgono dati sperimentali, inclusi i processi di sintesi e le proprietà fisiche. Ciò include misurazioni di microstrutture superficiali, schemi di diffrazione dei raggi X, spettri Raman, conduttività elettrica e trasmittanza ottica.
Il sistema integra strumenti sperimentali per la sintesi e le misurazioni automatizzate dei materiali. I dati vengono emessi in un formato XML standardizzato chiamato MaiML e raccolti in un database basato su cloud. Ciò consente un'analisi e un utilizzo efficienti dei dati.
Il team ha dimostrato la sintesi autonoma di film sottili di elettrodi positivi agli ioni di litio e la loro valutazione strutturale. Ciò dimostra il potenziale per accelerare la scoperta di nuovi materiali per batterie e altre applicazioni. I ricercatori mirano a migliorare il sistema standardizzando il software di orchestrazione e la pianificazione.
Il ricercatore collaboratore Kazunori Nishio ha sottolineato l'obiettivo: "Miriamo a digitalizzare l'ambiente di ricerca e sviluppo, a promuovere ricercatori in grado di utilizzare queste tecnologie e a facilitare la condivisione e l'utilizzo dei dati." Questo ambiente sfrutterà appieno la creatività dei ricercatori.