荷蘭基礎(chǔ)能源研究所（DIFFER）科學(xué)家創(chuàng)建了一個包含31618個分子的數(shù)據(jù)庫，這些分子有可能用于未來在儲能方面前景廣闊的氧化還原液流電池。同時，研究人員使用人工智能和超級計算機(jī)對這些分子特性進(jìn)行了識別。研究成果發(fā)表在28日的《科學(xué)數(shù)據(jù)》雜志上。

近年來，化學(xué)家設(shè)計了數(shù)百種分子，這些分子有可能用于液流電池的儲能。DIFFER團(tuán)隊設(shè)想，可在數(shù)據(jù)庫中快速輕松地訪問這些分子的屬性。然而，問題在于許多分子的特性是未知的。分子特性的例子包括氧化還原電位和水溶性等。這些特性很重要，因?yàn)樗鼈冴P(guān)系到氧化還原液流電池的發(fā)電能力和能量密度。

為了找出分子迄今未知的特性，研究人員執(zhí)行了四個步驟。首先，他們使用臺式計算機(jī)和智能算法創(chuàng)建了兩種分子的數(shù)千個虛擬變體。這些醌類和氮雜芳烴分子家族，擅長可逆地接受和提供電子，這對電池非常重要。研究人員隨后為計算機(jī)提供了24種醌、28種氮雜芳烴以及5個不同的化學(xué)相關(guān)側(cè)基的骨架結(jié)構(gòu)，計算機(jī)由此創(chuàng)造了31618種不同的分子。

第二步，研究人員使用超級計算機(jī)計算了每個分子的近300種不同特性，計算機(jī)使用量子化學(xué)方程式來做到這一點(diǎn)。這些公式很難求解，而功能強(qiáng)大的超級計算機(jī)正是一種得心應(yīng)手的工具。第三步，研究人員使用機(jī)器學(xué)習(xí)來預(yù)測分子是否可溶于水。最后一步則創(chuàng)建了一個人類和機(jī)器可讀的數(shù)據(jù)庫。

研究創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫是可開放獲取的，DIFFER以外的研究人員亦可輕松地為開發(fā)氧化還原液流電池搜索可能的分子。例如，他們可簡單地購買或合成分子并進(jìn)一步研究它們。此外，科研人員還可使用該數(shù)據(jù)庫來改進(jìn)機(jī)器學(xué)習(xí)模型，以加快設(shè)計用于儲能的高質(zhì)量分子。

【總編輯圈點(diǎn)】

之前的圈點(diǎn)文章中介紹了可即時預(yù)測任何材料的結(jié)構(gòu)和屬性的AI算法，今天的這篇也有些相似。科研人員創(chuàng)建了一個包含了數(shù)萬種分子的數(shù)據(jù)庫，并利用人工智能和超級計算機(jī)來識別分子的特性。這些分子是為液流電池的儲能而設(shè)計的。與鋰電池相比，液流電池具有安全性高、循環(huán)壽命長、生命周期性價比高等優(yōu)勢，被視為大規(guī)模儲能技術(shù)的首選技術(shù)之一。如今，全球的科研人員都可以從這個的數(shù)據(jù)庫搜尋自己感興趣的分子，改進(jìn)自己的模型，推動技術(shù)的進(jìn)步。