新聞熱話/中國“機器化學傢”　探索火星就地製氧

　　圖：“機器化學傢”研制催化劑流程示意圖

　　【大公報訊】移居火星，是人類的夢想，但首先要克服的是缺乏氧氣的火星環境。14日，記者從中國科學技術大學（下稱中科大）獲悉，該校羅毅教授、江俊教授、尚偉偉副教授團隊與深空探測實驗室張哲研究員等合作，采用前期研制的機器化學傢“小來”平臺，高效融合人工智能和自動化機器實驗，僅6周就完成瞭普通人類化學傢需要做2000年的復雜優化工作：利用火星隕石成功制備出實用的產氧電催化劑，探索出一條在地球外星系就地取材大興土木的新路，有望為人類在遠離地球的星球上建造基地、生產食物等作出貢獻。

　　綜合大公報記者趙臣、新華社、中國科學報報道：火星大氣中的含氧量極低，無法滿足人類生存。如何能在火星上制備出氧氣？近年來，國際科學界發現火星上存在大量的水，提出可以利用太陽能轉化為電，電能在產氧反應（OER）催化劑的幫助下將水分解，大規模生產氧氣。然而從地球運送OER催化劑去火星的代價非常高昂。因此，能否在火星上就地取材研制催化劑，成為一個關鍵技術問題。由於人類科學傢無法在無氧的火星環境下長期生存，這就需要請不用呼吸的特殊小夥伴“小來”幫忙。

　　實驗時間從2000年減至6周

　　中科大研制的機器化學傢“小來”，不僅“會學”還“會想”“會做”。2022年9月，“小來”接到一個特殊任務──用火星隕石中的一些成分制備出催化劑。“實驗中的隕石都是真正來自於火星。”論文第一作者、中科大副研究員朱青介紹，火星隕石中有很多組分，每個組分裡包含各自的金屬，這些金屬元素都是合成催化劑的必要成分。

　　火星隕石中的金屬成分組合形成催化劑，大概可以組成300多萬種配方。如何在龐大基數中快速找到最優配比？據介紹，“小來”利用“計算大腦”自主創建瞭一批理論構象，然後開始做大規模的理論計算。於此同時，“小來”通過其精準的自動化操作能力，快速高效地執行實驗任務。此次研制成功的催化劑配方，正是其學習瞭5萬多篇相關的化學論文，從376萬多種可能的組合配方中選出。

　　最終，經過6周243次實驗，“小來”成功利用5種火星隕石，在無人條件下創制出一款優秀的催化劑。據瞭解，“小來”可以在10毫安每平方厘米的電流密度和445.1毫伏的過電位下，穩定的分解水並生產氧氣。目前，它已持續工作55萬秒，在火星零下37攝氏度的溫度條件下，仍可以穩定的產生氧氣，不會出現明顯的劣化。“如果采用傳統的人類化學傢通過‘試錯’的模式進行研究，這個工作可能需要2000年才能完成。”朱青說。

　　中科大教授江俊表示，“該工作成功展示瞭在地外星系上因地制宜創制化學品的智能化全流程，為未來地外文明探索提供瞭新的技術手段，對我國在未來月球、火星空間站上實現星際資源的原位綜合利用建立瞭獨特的方案。”

　　建太陽能產氧無人工廠

　　“未來，人類可以在火星上建立一個個產氧小工廠，在工廠屋頂上鋪滿‘小來’制備的產氧催化劑，隻需要15個小時的太陽光能驅動，就能達到人類生存所需的氧氣濃度指標”，中科大此次的科研團隊這樣描述未來人類移居火星的場景。中科大合肥微尺度物質科學國傢研究中心主任羅毅表示，這項研究成功驗證瞭人工智能可以自動研制新材料，有望為人類在遠離地球的星球上制備氧氣、建造基地、生產食物等作出貢獻，並利用火星資源研制出更多化學品，幫助我們進一步探索太陽系深處。

　　該科研成果亦於11月14日發表在國際期刊《自然．合成》上，並被編輯選為當期熱點論文予以專門推薦。