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每周一篇前沿文献|自动化合成

 ChemAurum 2021-05-04

    实验的复杂性随着变量的数量呈指数级增长,从而将大多数筛选限制在材料空间的很小一个区域。机器人可以辅助实验研究,但由于样品类型、操作、仪器和所需测量的多样性,它们在材料研究中还没有被广泛采纳。

    利物浦大学Andrew I. Cooper教授的课题组设计了一种合成机器人,它可以在实验室中自由移动,并使用激光扫描和触摸反馈的组合来精确定位其位置。超高精度的定位与操作使得机器人能够灵巧操作各种仪器,与许多只能使用液体的自动化系统不同,该机器人能够分离不溶性固体和液体溶液,具有很高的准确性和可重复性。

    考虑到电池充电所需的时间,该机器人可以在最佳调度下每天工作21.6小时。该机器人使用激光扫描和触觉反馈,而不是视觉系统。因此,如果需要,它可以在完全黑暗中运行——这也是机器人进行光敏反应的优势。

    在光敏反应中,源于石化工业的三乙醇胺是牺牲性空穴清除剂,在反应过程中会不可逆的降解。因此,作者希望找到一种效率与三乙醇胺相当的空穴清除剂。首先,他们使用机器人从30个候选化合物中筛选出L-半胱氨酸为空穴清除剂,并且进行多变量筛选(98,423,325个样本点)。下图中给出利用贝叶斯优化器的实验中的产氢情况:

    可以看出,机器人在一个“真实的”实验室正常工作,至少不需要另外设置单独的实验空间,它能够像真正的实验人员一样进行全部的实验流程。

    下图给出机器人操作固体样品以及包括多种仪器的过程,包括未经改装的气相色谱仪GC。

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