Stel je een laboratorium voor waar robots onvermoeibaar experimenten uitvoeren, waardoor onderzoekers zich kunnen concentreren op baanbrekende ideeën. Die visie komt nu dichter bij de realiteit dankzij een nieuw digitaal laboratorium, of dLab, ontwikkeld door onderzoekers van de Universiteit van Tokio en hun medewerkers. Dit innovatieve systeem automatiseert de materiaalsynthese en evaluatie van dunne-filmmonsters volledig.
De dLab, onthuld in Japan, 2024, vertegenwoordigt een aanzienlijke sprong in data- en robotgestuurde materiaalwetenschap. Professor Taro Hitosugi van de Graduate School of Science van de Universiteit van Tokio verklaarde: "Tegenwoordig zijn laboratoria niet alleen de plaatsen om experimentele instrumenten te huisvesten, maar eerder de fabrieken voor het produceren van materialen en gegevens, waar experimentele apparatuur als een systeem werkt." Het systeem synthetiseert autonoom dunne-filmmonsters en meet hun materiaaleigenschappen.
De dLab bestaat uit onderling verbonden apparaten voor onderzoek naar vaste stoffen. Robots verzamelen experimentele gegevens, waaronder syntheseprocessen en fysische eigenschappen. Dit omvat metingen van oppervlaktemicrostructuren, röntgendiffractiepatronen, Raman-spectra, elektrische geleidbaarheid en optische doorlaatbaarheid.
Het systeem integreert experimentele instrumenten voor geautomatiseerde materiaalsynthese en metingen. Gegevens worden uitgevoerd in een gestandaardiseerd XML-formaat genaamd MaiML en verzameld in een cloudgebaseerde database. Dit maakt efficiënte data-analyse en -gebruik mogelijk.
Het team demonstreerde de autonome synthese van lithium-ion positieve-elektrode dunne films en hun structurele evaluatie. Dit toont het potentieel aan voor het versnellen van de ontdekking van nieuwe materialen voor batterijen en andere toepassingen. De onderzoekers streven ernaar het systeem te verbeteren door de orkestratiesoftware en planning te standaardiseren.
Samenwerkend onderzoeker Kazunori Nishio benadrukte het doel: "We streven ernaar de onderzoeks- en ontwikkelingsomgeving te digitaliseren, onderzoekers te stimuleren die deze technologieën kunnen gebruiken en het delen en gebruiken van gegevens te faciliteren." Deze omgeving zal de creativiteit van onderzoekers volledig benutten.