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(noticias nanowerk) Científicos de la Universidad Nacional de Singapur (NUS) han desarrollado un nuevo método para producir materiales cuánticos basados en carbono a nivel atómico mediante la integración de técnicas de microscopía de sonda de barrido y redes neuronales profundas. Este avance destaca el potencial de implementar inteligencia artificial (IA) subangstrom para mejorar el control de la fabricación nuclear, beneficiando tanto a la investigación fundamental como a las aplicaciones futuras.
Los nanografenos magnéticos de capa abierta representan una clase tecnológicamente atractiva de nuevos materiales cuánticos basados en carbono que albergan robustos centros de espín π y un magnetismo cuántico colectivo no trivial. Estas propiedades son cruciales para el desarrollo de dispositivos electrónicos de alta velocidad a nivel molecular y la producción de bits cuánticos, los componentes básicos de las computadoras cuánticas. A pesar de los importantes avances en la síntesis de estos materiales a través de la síntesis de superficies, un tipo de reacción química en fase sólida, fabricar y adaptar con precisión las propiedades de estos materiales cuánticos a nivel atómico sigue siendo un desafío.
![Sonda robótica atómica controlada por químicos](https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/id64763_1.jpg)
El equipo de investigación dirigido por el Profesor Asociado LU Jiong del Departamento de Química de la NUS y el Instituto de Materiales Inteligentes Funcionales junto con el Profesor Asociado ZHANG Chun del Departamento de Física de la NUS presentó el concepto de Sonda Robótica Atómica Intuitiva por Químicos (CARP) a través de la integración de la sonda. Conocimientos de química e inteligencia artificial para producir y caracterizar nanografenos magnéticos de capa abierta a nivel de molécula única. Esto permite una construcción automatizada precisa de su topología de electrones π y configuraciones de espín, reflejando las capacidades de los químicos humanos.
El concepto CARP aprovecha redes neuronales profundas entrenadas utilizando la experiencia y el conocimiento de químicos de superficies para sintetizar de forma autónoma nanografenos magnéticos de capa abierta. También puede extraer información química de la base de datos de entrenamiento experimental, lo que permite hacer inferencias sobre mecanismos desconocidos. Esto sirve como complemento esencial a las simulaciones teóricas y contribuye a una comprensión más completa de los mecanismos de reacción de la química de las sondas. La investigación es una colaboración con el profesor asociado WANG Xiaonan de la Universidad de Tsinghua en China.
Los resultados de la investigación se publican en la revista. Síntesis de la naturaleza (“Síntesis inteligente de nanografenos magnéticos mediante una sonda de robot atómico intuida por químicos”).
Los investigadores probaron el concepto CARP en una complicada reacción de ciclodeshidrogenación selectiva de sitio utilizada para producir compuestos químicos con propiedades estructurales y electrónicas específicas. Los resultados muestran que el marco CARP puede tomar de manera eficiente el conocimiento experto del científico y convertirlo en tareas comprensibles por máquina imitando el flujo de trabajo de realizar reacciones de una sola molécula que pueden manipular la forma geométrica y las características de giro del compuesto químico final.
Además, el equipo de investigación pretende desbloquear todo el potencial de las capacidades de la IA extrayendo información oculta de la base de datos. Establecieron un paradigma de aprendizaje inteligente que utilizó un enfoque de teoría de juegos para examinar los resultados de aprendizaje del marco. El análisis muestra que CARP captó eficazmente detalles importantes que la gente podría pasar por alto, especialmente cuando se trata de llevar a cabo con éxito la reacción de ciclodeshidrogenación. Esto sugiere que el andamio CARP podría ser una herramienta valiosa para obtener información adicional sobre los mecanismos de reacciones de una sola molécula inexploradas.
Assoc Prof. Lu dijo: «Nuestro objetivo principal es trabajar a nivel atómico para crear, estudiar y controlar estos materiales cuánticos». Nuestro objetivo es revolucionar la producción de estos materiales en superficies para lograr un mejor control sobre sus Para permitir resultados hasta el nivel de átomos y enlaces individuales. “Nuestro objetivo en un futuro próximo es ampliar aún más el marco CARP para permitir reacciones químicas de sondas de superficie versátiles a gran escala y de manera eficiente. Esto tiene el potencial de transformar el proceso tradicional de síntesis en superficie basado en laboratorio en fabricación en chip para aplicaciones prácticas. Tal transformación podría desempeñar un papel crucial a la hora de acelerar la investigación fundamental sobre materiales cuánticos y marcar el comienzo de una nueva era de fabricación de átomos inteligentes”, añadió el profesor asociado Lu.
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