中國科大：機器化學家如何用火星隕石“生產(chǎn)”出氧氣？

【解說】如何克服火星上的缺氧環(huán)境？能在火星上“生產(chǎn)”氧氣嗎？制氧材料在火星上能找到嗎？近日，中國科學技術大學羅毅、江俊、尚偉偉教授團隊與深空探測實驗室張哲研究員等合作，通過機器化學家“小來”系統(tǒng)，利用火星隕石制備出了實用的產(chǎn)氧電催化劑。

【解說】中國科學技術大學機器化學家“小來”系統(tǒng)包括移動機器人、計算大腦、云服務器和多個不同功能的化學工作站。依托該系統(tǒng)，讓團隊在六個星期內(nèi)就完成了需要窮舉兩千年才能完成的復雜優(yōu)化工作。

【同期】中國科學技術大學化學物理系教授 江俊

它可能在幾周之內(nèi)產(chǎn)生了比較多的理論的大數(shù)據(jù)，理論大數(shù)據(jù)來幫它建立了一個更加專業(yè)的催化劑的預測模型。其實同時它還沒有閑著，它勤勞的“雙手”也會去做很多的用隕石配成催化劑去做實踐，實踐的結果會迅速實時地反饋到剛剛它的理論建立的這種預訓練模型，它的理論和實驗相互對抗或者是相互驗證，很快就形成了一個自洽的模型，也就是說理論預測的和實驗證實的是大致不差的，或者是絲毫不差的。

【解說】江俊介紹說，未來，星際探索資源有限，無法從地球運送“噸級”物質(zhì)去外星。機器化學家可以“就地取材”火星隕石，自主智能地分析未知的隕石成分，因地制宜，創(chuàng)造有用的化學品改造環(huán)境，實現(xiàn)火星上的宜居改造。

【同期】中國科學技術大學化學物理系教授 江俊

在本次機器化學家研制火星催化劑的過程中，體現(xiàn)了它三大優(yōu)勢。第一，智能化讓它時間大幅度縮短，效率大幅度提升；第二個是精準化，因為它能夠在0.1毫克的精度上去控制物質(zhì)的組合，所以它得到配方可以非常精準地進行放大、產(chǎn)氧的這樣的一個工作；第三大優(yōu)勢就體現(xiàn)了它在未知環(huán)境，利用未知物質(zhì)自主創(chuàng)制的能力，因為它真的可以比擬人類科學家看一個未知東西去分析它，了解它的內(nèi)在，基于內(nèi)在調(diào)用自己的數(shù)據(jù)庫的知識去制定研究方案，就三大優(yōu)勢。

【解說】每塊火星隕石都有不同的組成元素，科研團隊需要用酸將礦石溶解，萃取提煉有效金屬成分，轉(zhuǎn)化為固體產(chǎn)氧催化劑。由于不同的隕石提取的元素種類和含量不一樣，因此需要借助機器化學家來實現(xiàn)催化劑合成配方的智能優(yōu)化篩選。

【同期】中國科學技術大學微尺度國家研究中心副研究員 朱青

火星上它的地殼層元素的組成，主要是以鐵為主，所以它鐵含量是非常高的，還有其他一些，我們通常人類認為不大適合作為催化金屬的像鎂像鈣，我們也把它提取出來，輔以少量的其他的一些微量含量的物質(zhì)像錳這些東西，我們就把它進行一個優(yōu)化的組合，依靠AI模型，我們就能從很多種甚至數(shù)百萬種的可能配方里面，篩出一個比較好的或者說一個性能比較優(yōu)越的催化劑配方出來。

【解說】朱青介紹說，如果將300立方米實驗室的房頂鋪滿由火星隕石制備的產(chǎn)氧電催化劑，通過太陽光照發(fā)電驅(qū)動化學反應產(chǎn)生氧氣，只需15個小時就可以讓整個房間內(nèi)的氧氣濃度達到人類生存的標準。

【同期】中國科學技術大學微尺度國家研究中心副研究員 朱青

接下來時間計劃肯定是很多了，一個是繼續(xù)優(yōu)化我們的催化劑的性能，我們?nèi)フ腋嗟牡V石種類，更多的提純工藝，更多的合成步驟。還有一個我們也積極拓展它其他一些領域的應用，比如說深空探測實驗室也找到我們，能不能做一些預演性的驗證實驗，比如說在月球上，甚至說給你一些小行星隕石的樣本，這個是對于未來的探索。

【解說】朱青說，該成果成功展示了在地外星系上因地制宜創(chuàng)制化學品的智能化全流程，為未來地外文明探索提供了新的技術手段，更極大地加速了新材料發(fā)現(xiàn)過程，也同樣適用于其他的應用方向。

張俊 儲瑋瑋 安徽合肥報道

來源： 中國新聞網(wǎng)