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Un programme d’apprentissage automatique 

La résolution de certains des problèmes environnementaux les plus urgents – y compris la pénurie d’eau et le changement climatique – pourrait résider dans de nouveaux matériaux conçus pour collecter l’eau de l’air ou alimenter de nouvelles sources d’énergie.

Une collaboration entre l’Université de Chicago et le laboratoire national d’Argonne du département de l’énergie des États-Unis a combiné la théorie, l’expérimentation et l’intelligence artificielle pour optimiser les catalyseurs pour les matériaux appelés cadres métal-organiques (Metal-organic framework ou MOF, en anglais). Avec une structure moléculaire qui leur donne une surface interne poreuse, les MOF peuvent être fonctionnalisés pour agir comme des éponges à fort pouvoir d’adsorption – ce qui leur permet d’héberger du gaz, de recueillir l’eau de l’air ou même d’améliorer les réactions chimiques.

En collaboration avec la professeur Laura Gagliardi, Daniel King, étudiant diplômé de l’Université de Chicago, a collaboré avec le groupe de Max Delferro à Argonne pour développer une meilleure méthode pour trouver de nouveaux catalyseurs MOF, qui ont le potentiel d’accélérer les réactions chimiques industrielles.

Le groupe a utilisé des algorithmes d’apprentissage automatique combinés à une expérimentation à haut débit pour filtrer différents métaux, températures et pressions appliqués au MOF NU-1000 pour l’activité catalytique. Après 2 000 réactions, la collaboration a utilisé ce processus pour finalement améliorer le rendement de ces réactions chimiques de 0,4 % à 24,4 %.

« C’est vraiment pour montrer les meilleures pratiques pour la recherche sur l’expérimentation à haut débit, a déclaré Daniel King. Il est important d’utiliser des algorithmes d’apprentissage automatique pour guider ces expériences, mais ils ne sont pas automatiques. Ils ont encore besoin d’une contribution humaine pour réussir. »

Les chercheurs impliqués sont membres du Catalyst Design for Decarbonization Center, financé par le Département de l’énergie des États-Unis dans le cadre de son programme Energy Frontier Research Center. La mission du centre est de découvrir de nouveaux catalyseurs pour la transition énergétique de décarbonisation et d’optimiser les principales réactions catalytiques impliquées.

« L’augmentation de l’efficacité des catalyseurs est essentielle pour développer des solutions durables et promouvoir la décarbonisation », a soutenu Daniel King. Comprendre comment trouver les meilleurs catalyseurs pour les réactions est une étape importante dans cette direction. »
https://www.anl.gov