荷兰阿姆斯特丹大学的研究团队近日取得了一项重大突破,成功开发出一款自动化学合成AI机器人RoboChem。这一机器人通过集成现有的商业化硬件、自定义软件和闭环的贝叶斯优化算法,实现了光催化反应的全自动化运行,速度和准确性超过了人类化学家,为有机及材料合成领域带来了全新的突破和可能性。

温正慧(现任甬江实验室特聘研究员),该项目的负责人之一,对这一成果充满信心:“在我看来,该成果是AI在有机合成领域的一项重大突破,充分证明这种智能化协作机器人平台能够显著提升科研人员的工作效率,让他们得以拥有更多时间专注那些更有价值的工作。它将成为有机及材料合成领域未来发展的趋势。”

RoboChem的应用范围广泛,可以在任何有机合成化学实验室中获得应用,极大地降低了用户掌握光催化方法的门槛。这一智能机器人平台的优势主要体现在以下几个方面:
流动化学操作模式:RoboChem基于流动化学的操作模式,有效解决了复杂光催化反应中的传质传热和光照不均匀等问题,生成高质量、重复性强的数据集,助力于AI在化学领域中的应用。
整体优化效率:无论是氢原子转移光催化、光氧化还原催化,还是金属协同光催化,RoboChem都能在短时间内完成对底物的优化,大大缩短了优化周期。
智能化操作:RoboChem能够根据不同底物的性质选择最优反应条件,并提高整个反应的安全性,减少人力参与,释放研究人员更多的创造性工作时间。
数据生成和分享:基于该平台产生的数据集不仅包括正向数据,还包括反向数据,有利于其他研究人员更好地开展有关AI for Science的研究,深化对反应机理的了解。
最近,相关论文以《全自动的流动光催化自优化、强化和规模化合成》(Automated self-optimization,intensification,and scale-up of photocatalysis in flow)为题在知名学术期刊Science上发表。阿姆斯特丹大学的博士研究生艾丹·斯莱特里(Aidan Slattery)、温正慧和博士研究生宝琳·坦布拉德(Pauline Tenblad)是共同第一作者,阿姆斯特丹大学蒂莫西·诺埃尔(Timothy Noël)教授担任通讯作者。
RoboChem的开发历经五年,经过不断的功能迭代和调试,于2022年5月成功得到第一个反应结果。目前,该团队正计划进一步升级RoboChem,包括将光催化反应器换成电催化反应器或高温高压反应器,扩展其应用范围,并将在线核磁共振装置替换为液相色谱和质谱联用的装置,以进一步提升优化速度和减少实验的样品量。
这一成果的成功应用,有望广泛应用于药物合成、新材料开发等领域,助力科学研究和后续工业生产应用,为光催化领域的发展注入了新的活力和可能性。