Um químico interpretado pela inteligência artificial criou com sucesso um catalisador que pode produzir oxigênio a partir de meteoritos marcianos. Colonizar e viver em Marte é frequentemente tema de ficção científica. Antes que estes sonhos se tornem realidade, a humanidade enfrenta enormes desafios, como a escassez de recursos vitais como o oxigénio necessário para a sobrevivência a longo prazo no Planeta Vermelho. No entanto, a recente descoberta de actividade aquática em Marte oferece uma nova esperança para superar estes obstáculos.
Os cientistas estão atualmente explorando a possibilidade de dividir a água para produzir oxigênio por meio da oxidação eletroquímica da água movida a energia solar com a ajuda de catalisadores de reação de evolução de oxigênio (OER). O desafio agora é encontrar uma forma de sintetizar estes catalisadores in situ utilizando materiais em Marte, em vez de transportá-los da Terra, onde o transporte seria caro.
Avanços na inteligência artificial e na química marciana
Para resolver este problema, uma equipe liderada pelos professores Luo Yi, professor Jiang Jun e professor Shang Weiwei da Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC), Academia Chinesa de Ciências, usou recentemente seu químico robótico de inteligência artificial (IA) para sintetizar e otimizar automaticamente catalisadores REA de meteoritos marcianos.
A sua investigação, conduzida em colaboração com o Laboratório de Exploração do Espaço Profundo, foi publicada recentemente na revista Nature Synthesis. O professor Luo Yi, cientista-chefe da equipe, disse: “Com base na cooperação interdisciplinar, os químicos de inteligência artificial sintetizaram de forma inovadora catalisadores REA usando materiais marcianos”.
Em cada ciclo experimental, os químicos de inteligência artificial primeiro usam a espectroscopia de decomposição induzida por laser (LIBS) como o “olho” para analisar a composição elementar dos minérios marcianos. Em seguida, passa por uma série de pré-tratamentos no minério, incluindo pesagem na estação de distribuição de sólidos, preparação de soluções de matéria-prima na estação de distribuição de líquidos, separação do líquido na estação de separação centrífuga e solidificação na estação de secagem.
O hidróxido metálico resultante foi tratado com aglutinante DuPont Nafion para preparar o eletrodo de trabalho para testes REA na estação de trabalho eletroquímica. Os dados de teste são enviados em tempo real para o “cérebro” computacional do químico de IA para processamento de aprendizado de máquina (ML).
O "cérebro" do químico de inteligência artificial usou a química quântica e a dinâmica molecular para simular 30.000 hidróxidos de alta entropia com diferentes proporções de elementos e calculou sua atividade catalítica OER por meio da teoria do funcional de densidade. Dados simulados são usados para treinar modelos de redes neurais para prever rapidamente a atividade do catalisador para diferentes composições elementares.
Finalmente, através da otimização bayesiana, o “cérebro” prevê a combinação de minérios marcianos disponíveis necessários para sintetizar o catalisador REA ideal.
Um avanço na produção de oxigênio
Até agora, os químicos da inteligência artificial criaram um excelente catalisador usando cinco meteoritos marcianos sob condições autônomas. Com uma densidade de corrente de 10mAcm-2 e um sobrepotencial de 445,1mV, este catalisador pode operar de forma estável por mais de 550.000 segundos. Outros testes em temperaturas marcianas de -37°C confirmaram que o catalisador poderia produzir oxigênio de forma estável, sem qualquer degradação significativa.
Em dois meses, os químicos de IA concluíram um trabalho complexo de otimização de catalisadores que levaria 2.000 anos para os químicos humanos serem concluídos.
A equipe está trabalhando para transformar o químico AI em uma plataforma experimental universal que pode realizar uma variedade de sínteses químicas sem intervenção humana. Os revisores do artigo elogiaram-no: "Este tipo de pesquisa tem amplo significado e está em rápido estágio de desenvolvimento no campo da síntese e descoberta de materiais orgânicos/inorgânicos."
“No futuro, os humanos poderão construir uma fábrica de oxigênio em Marte com a ajuda de químicos de inteligência artificial”, disse Jiang. São necessárias apenas 15 horas de luz solar para produzir uma concentração suficiente de oxigênio para a sobrevivência humana. “Esta tecnologia inovadora nos aproxima um passo da realização do nosso sonho de viver em Marte”, disse ele.
Fonte compilada: ScitechDaily