Organiska solid-state lasrar (OSL) har ett enormt löfte för ett brett spektrum av applikationer på grund av deras flexibilitet, färgjustering och effektivitet. Men de är svåra att göra, och med över 150 000 möjliga experiment som krävs för att hitta framgångsrika nya material, skulle det vara ett arbete för flera livstider att upptäcka dem alla. Under de senaste decennierna har faktiskt bara 10–20 nya OSL-material testats.
Forskare med Acceleration Consortium baserat vid University of Toronto, antog denna utmaning och använde självkörande labb (SDL)-teknologi som, när den väl sattes upp, gjorde det möjligt för dem att syntetisera och testa över 1 000 potentiella OSL-material och upptäcka minst 21 topppresterande OSL får kandidater inom några månader.
En SDL använder avancerad teknik som artificiell intelligens och robotsyntes för att effektivisera processen för att identifiera nya material – i det här fallet material med exceptionella lasregenskaper. Hittills har SDL vanligtvis varit begränsade till ett fysiskt labb på en geografisk plats.
Denna artikel med titeln "Delocalized Asynchronous Closed-Loop Discovery of Organic Laser Emitters" publicerad i tidskriften Science, visar hur forskargruppen använt konceptet distribuerad experimentering, där uppgifterna är uppdelade på olika forskningsplatser, för att nå det gemensamma målet snabbare. För denna forskning var labb från Toronto och Vancouver i Kanada, Glasgow i Skottland, Illinois i USA och Fukuoka i Japan involverade.
Genom att använda denna metod kunde varje labb bidra med sin unika expertis och resurser – vilket i slutändan spelade en nyckelroll i projektets framgång. Detta decentraliserade arbetsflöde, som hanteras av en molnbaserad plattform, förbättrade inte bara effektiviteten utan möjliggjorde också en snabb replikering av experimentella fynd, vilket i slutändan demokratiserade upptäcktsprocessen och påskyndade utvecklingen av nästa generations laserteknik.
"Vad den här uppsatsen visar är att ett tillvägagångssätt med slutna kretsar kan delokaliseras, forskare kan gå hela vägen ner från det molekylära tillståndet till enheter och du kan påskynda upptäckten av material som är mycket tidigt i kommersialiseringsprocessen," sa Dr. Alán Aspuru-Guzik, chef för Acceleration Consortium.
"Teamet designade ett experiment som gick hela vägen ner från molekyl till enhet - där de slutliga enheterna tillverkades i Japan. De skalades upp i Vancouver och överfördes sedan till Japan för karakterisering."
Upptäckten av dessa nya material representerar ett betydande framsteg inom området för molekylär optoelektronik. Det har banat väg för förbättrad prestanda och funktionalitet i OSL-enheter och skapat ett prejudikat för framtida delokaliserade upptäcktskampanjer inom materialvetenskap och självkörande labb.
Mer information: Felix Strieth-Kalthoff et al, Delokaliserad, asynkron, sluten slinga upptäckt av organiska lasersändare, Science (2024). DOI:10.1126/science.adk9227. www.science.org/doi/10.1126/science.adk9227
Journalinformation: Vetenskap
Tillhandahålls av University of Toronto
