Composición de nanomateriales con inteligencia artificial y química
Los investigadores han desarrollado una herramienta que combina la síntesis química automatizada, la caracterización de alto rendimiento y el modelado basado en datos
El profesor Alexander Urban, investigador de la LMU, y su equipo han desarrollado una herramienta que podría revolucionar el diseño de nuevos materiales. Synthesizer es una plataforma que combina la síntesis química automatizada, la caracterización de alto rendimiento y el modelado basado en datos. El objetivo es controlar el crecimiento de nanocristales con una precisión sin precedentes, creando así materiales con propiedades ópticas a medida. Los resultados de su trabajo, financiado por el Cluster de Excelencia en e-conversión, han sido publicados por el equipo de la LMU en Advanced Materials.
A diferencia de los anteriores enfoques basados en datos, Synthesizer es la primera plataforma que conecta toda la cadena, desde la síntesis automatizada y la caracterización óptica de alto rendimiento hasta la derivación asistida por IA de reglas de diseño concretas dentro de un sistema abierto y modular. "Hoy podemos componer las propiedades de los materiales casi como una melodía, nota a nota, parámetro a parámetro", afirma Alexander Urban. Eso es exactamente lo que permite Synthesizer. Gracias a la plataforma, se pueden producir y caracterizar automáticamente variantes de perovskitas de haluro, mientras un modelo de IA aprende qué combinaciones químicas dan lugar a colores, niveles de brillo o estabilidades específicos.
Las propiedades ópticas de las perovskitas de haluro, como el color, el brillo o la amplitud de emisión, determinan su uso en LED, células solares o sensores. "Incluso las diferencias más pequeñas en el tamaño, la forma y la estructura de los nanocristales pueden alterar la emisión de luz", explica Nina Henke, primera autora e investigadora doctoral del equipo de Urban. "Por tanto, el ajuste fino es esencial para desarrollar materiales adaptados con precisión a aplicaciones específicas".
Un turbo para el desarrollo de perovskitas de haluro
Lo que hace especial a Synthesizer es que la plataforma es abierta, flexible y ampliable. Se desarrolló originalmente para perovskitas de haluro pero, en principio, también es adecuada para otras clases de materiales. En el futuro, los investigadores podrán automatizar las síntesis, variar sistemáticamente los parámetros y generar valiosos conjuntos de datos en muy poco tiempo. A continuación, el modelo de IA traducirá estos datos en reglas de diseño concretas. En el artículo de la revista, los investigadores no sólo presentan el concepto, sino que lanzan Synthesizer como plataforma de libre acceso y adaptable modularmente.
"Nuestro objetivo es acelerar la investigación de materiales y permitir predicciones precisas", afirma Alexander Urban. "Esto hace posible crear cristales con propiedades ópticas y físicas específicamente sintonizadas y seguir avanzando en optoelectrónica y fotónica". La plataforma sintetizadora es compatible con los sistemas existentes de síntesis automatizada. El equipo de la LMU trabaja actualmente en la integración de su desarrollo en la rutina del laboratorio.
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Publicación original
Nina A. Henke, Leo Luber, Ioannis Kouroudis, Jonathan Paul, Alexander Schuhbeck, Lukas M. Rescher, Tizian Lorenzen, Veronika Mayer, Knut Müller‐Caspary, Bert Nickel, Alessio Gagliardi, Alexander S. Urban; "Synthesizer: Chemistry‐Aware Machine Learning for Precision Control of Nanocrystal Growth"; Advanced Materials, 2025-11-5
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