Un laboratorio automatizado agiliza el desarrollo de materiales
Una nueva plataforma de investigación estudia de forma independiente materiales para la energía fotovoltaica de capa fina y otras aplicaciones optoelectrónicas
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Analizar, evaluar y desarrollar de forma específica miles de variantes de materiales de manera sistemática: eso es lo que permite la nueva Energy Materials Acceleration Platform (E-MAP) del Instituto Tecnológico de Karlsruhe (KIT). Combina experimentos automatizados con una caracterización precisa de los materiales, sentando así las bases para acelerar el desarrollo de materiales energéticos.
A menudo, para desarrollar nuevos materiales funcionales es necesario probar numerosas combinaciones de materiales. Los experimentos convencionales alcanzan rápidamente sus límites cuando hay que comparar muchas variantes entre sí. Por ello, la nueva Energy Materials Acceleration Platform (E-MAP) del KIT automatiza los pasos clave del trabajo en el laboratorio. «Los sistemas robóticos se encargan, entre otras cosas, de la preparación de los materiales, la manipulación de las muestras, la deposición de capas finas y su caracterización», afirma el Dr. Holger Röhm, del Instituto de Tecnología de la Luz (LTI) del KIT, cuyo equipo de investigación ha creado la plataforma. «Esto permite llevar a cabo experimentos con gran precisión y reproducibilidad. Con la E-MAP podemos identificar más rápidamente qué composiciones de materiales y condiciones de fabricación resultan especialmente prometedoras para una aplicación concreta».
Diseño modular y ampliable de forma flexible
La E-MAP está integrada en un sistema cerrado. Esto permite procesar incluso materiales sensibles en condiciones controladas. La plataforma fabrica capas finas a partir de materiales de partida en solución. Un sistema microfluídico permite la fabricación y formulación automatizadas de tintas semiconductoras. Los investigadores amplían continuamente la instalación con nuevos métodos para la caracterización de capas finas. «Una ventaja esencial de la E-MAP es su estructura modular», afirma el profesor Alexander Colsmann, del LTI del KIT. «Podemos integrar nuevos experimentos y métodos de caracterización y, de este modo, adaptar la plataforma a diferentes cuestiones científicas. Los socios colaboradores del ámbito científico e industrial también pueden aportar sus propios métodos y equipos».
De los experimentos automatizados al desarrollo de materiales basado en la inteligencia artificial
La automatización genera grandes cantidades de datos experimentales. Los investigadores pretenden analizar estos datos en el futuro mediante métodos de inteligencia artificial. De este modo, ya es posible identificar combinaciones de materiales prometedoras en simulaciones virtuales y controlar procesos de cribado autónomos o semiautónomos. Para ello, integran diversas plataformas de investigación automatizadas. «Cuando se interrelacionan la síntesis, el procesamiento, la caracterización y el análisis de datos, se crea un proceso de investigación en el que podemos planificar y llevar a cabo experimentos cada vez más basados en datos», afirma Röhm.
Acerca de E-MAP
La Energy Materials Acceleration Platform (E-MAP) es un «Self-Driving Lab» (SDL), es decir, una plataforma de investigación que funciona de forma mayoritariamente autónoma. Estos SDL constituyen un componente central de la Agenda Alemana de Alta Tecnología. La construcción de la E-MAP comenzó en 2023. Hasta la fecha, el KIT ha destinado unos 600.000 euros al equipamiento técnico de la plataforma. La Fundación Carl Zeiss ha apoyado el desarrollo en los últimos años en el marco del proyecto de investigación KeraSolar. El E-MAP forma parte de la futura Helmholtz Acceleration Alliance (HELMA), cuya finalidad es interconectar plataformas de investigación autónomas en el ámbito de las ciencias de los materiales y de la vida a través de varios centros Helmholtz.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Alemán se puede encontrar aquí.
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