Hãy tưởng tượng một phòng thí nghiệm nơi robot không mệt mỏi tiến hành các thí nghiệm, giải phóng các nhà nghiên cứu để tập trung vào những ý tưởng đột phá. Tầm nhìn đó hiện đang đến gần hơn với thực tế nhờ một phòng thí nghiệm kỹ thuật số mới, hay dLab, được phát triển bởi các nhà nghiên cứu tại Đại học Tokyo và các cộng tác viên của họ. Hệ thống sáng tạo này tự động hóa hoàn toàn quá trình tổng hợp vật liệu và đánh giá các mẫu màng mỏng.
DLab, được công bố tại Nhật Bản, năm 2024, đại diện cho một bước nhảy vọt đáng kể trong khoa học vật liệu dựa trên dữ liệu và robot. Giáo sư Taro Hitosugi của Trường Khoa học Sau đại học của Đại học Tokyo cho biết: "Ngày nay, các phòng thí nghiệm không chỉ là nơi chứa các dụng cụ thí nghiệm, mà là các nhà máy sản xuất vật liệu và dữ liệu, nơi thiết bị thí nghiệm hoạt động như một hệ thống." Hệ thống tự động tổng hợp các mẫu màng mỏng và đo các đặc tính vật liệu của chúng.
DLab bao gồm các thiết bị kết nối với nhau để nghiên cứu vật liệu rắn. Robot thu thập dữ liệu thử nghiệm, bao gồm các quy trình tổng hợp và các tính chất vật lý. Điều này bao gồm các phép đo cấu trúc vi mô bề mặt, mô hình nhiễu xạ tia X, quang phổ Raman, độ dẫn điện và độ truyền quang.
Hệ thống tích hợp các dụng cụ thử nghiệm để tự động hóa quá trình tổng hợp và đo lường vật liệu. Dữ liệu được xuất ra ở định dạng XML tiêu chuẩn có tên là MaiML và được thu thập trong cơ sở dữ liệu dựa trên đám mây. Điều này cho phép phân tích và sử dụng dữ liệu hiệu quả.
Nhóm nghiên cứu đã chứng minh quá trình tổng hợp tự động các màng mỏng điện cực dương lithium-ion và đánh giá cấu trúc của chúng. Điều này thể hiện tiềm năng tăng tốc khám phá các vật liệu mới cho pin và các ứng dụng khác. Các nhà nghiên cứu đặt mục tiêu cải thiện hệ thống bằng cách tiêu chuẩn hóa phần mềm điều phối và lập lịch.
Nhà nghiên cứu cộng tác Kazunori Nishio nhấn mạnh mục tiêu: "Chúng tôi hướng đến việc số hóa môi trường nghiên cứu và phát triển, nuôi dưỡng các nhà nghiên cứu có thể sử dụng các công nghệ này và tạo điều kiện chia sẻ và sử dụng dữ liệu." Môi trường này sẽ tận dụng tối đa sự sáng tạo của các nhà nghiên cứu.