材料加速平台的演进——迈向具备 AMANDA 的未来实验室
材料科学
2021-08-02 v1 应用物理
摘要
复杂功能材料的开发是在大型多维参数空间中的多目标优化问题。其求解需要可复现、与使用者无关的实验室工作以及对实验的智能预选。然而，尽管药学或化学等其他领域早已使用机器人与自动化，实验材料科学仍是以人工操作为主的领域。随着关于材料加速平台（MAP）的出版物数量稳步增长，我们回顾了若干代表性系统，并将其归入通用材料开发流程的各阶段，以审视 MAP 的演进。随后我们提出材料科学中实验室自动化的自身方案。我们介绍 AMANDA（自主材料与器件应用平台），一个用于分布式材料研究的通用平台，包含自主开发的软件主干与若干 MAP。其中 LineOne（L1）专门设计用于制备与表征溶液加工薄膜器件，如有机太阳能电池（OSC）。其设计可执行精确的闭环筛选，每日最多 272 种器件变异，且允许进一步放大。每个独立太阳能电池均被完整表征，所有工艺步骤被全面记录。我们希望以基于 PM6:Y6、在空气中加工效率达 13.7% 的 OSC 展示 AMANDA L1 的能力。我们进一步讨论高度自动化研究平台的挑战与机遇，并阐述未来附加技术、方法与算法的集成，以推进至完全自主自优化系统——功能材料开发中的范式转变，通向未来实验室。
引用
@article{arxiv.2104.07455,
title = {The Evolution of Materials Acceleration Platforms -- Towards the Laboratory of the Future with AMANDA},
author = {Jerrit Wagner and Christian G. Berger and Xiaoyan Du and Tobias Stubhan and Jens A. Hauch and Christoph J. Brabec},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.07455},
year = {2021}
}