中国科大：机器化学家如何用火星陨石“生产”出氧气？

　　【解说】如何克服火星上的缺氧环境？能在火星上“生产”氧气吗？制氧材料在火星上能找到吗？近日，中国科学技术大学罗毅、江俊、尚伟伟教授团队与深空探测实验室张哲研究员等合作，通过机器化学家“小来”系统，利用火星陨石制备出了实用的产氧电催化剂。

　　【解说】中国科学技术大学机器化学家“小来”系统包括移动机器人、计算大脑、云服务器和多个不同功能的化学工作站。依托该系统，让团队在六个星期内就完成了需要穷举两千年才能完成的复杂优化工作。

　　【同期】中国科学技术大学化学物理系教授 江俊

　　它可能在几周之内产生了比较多的理论的大数据，理论大数据来帮它建立了一个更加专业的催化剂的预测模型。其实同时它还没有闲着，它勤劳的“双手”也会去做很多的用陨石配成催化剂去做实践，实践的结果会迅速实时地反馈到刚刚它的理论建立的这种预训练模型，它的理论和实验相互对抗或者是相互验证，很快就形成了一个自洽的模型，也就是说理论预测的和实验证实的是大致不差的，或者是丝毫不差的。

　　【解说】江俊介绍说，未来，星际探索资源有限，无法从地球运送“吨级”物质去外星。机器化学家可以“就地取材”火星陨石，自主智能地分析未知的陨石成分，因地制宜，创造有用的化学品改造环境，实现火星上的宜居改造。

　　【同期】中国科学技术大学化学物理系教授 江俊

　　在本次机器化学家研制火星催化剂的过程中，体现了它三大优势。第一，智能化让它时间大幅度缩短，效率大幅度提升；第二个是精准化，因为它能够在0.1毫克的精度上去控制物质的组合，所以它得到配方可以非常精准地进行放大、产氧的这样的一个工作；第三大优势就体现了它在未知环境，利用未知物质自主创制的能力，因为它真的可以比拟人类科学家看一个未知东西去分析它，了解它的内在，基于内在调用自己的数据库的知识去制定研究方案，就三大优势。

　　【解说】每块火星陨石都有不同的组成元素，科研团队需要用酸将矿石溶解，萃取提炼有效金属成分，转化为固体产氧催化剂。由于不同的陨石提取的元素种类和含量不一样，因此需要借助机器化学家来实现催化剂合成配方的智能优化筛选。

　　【同期】中国科学技术大学微尺度国家研究中心副研究员 朱青

　　火星上它的地壳层元素的组成，主要是以铁为主，所以它铁含量是非常高的，还有其他一些，我们通常人类认为不大适合作为催化金属的像镁像钙，我们也把它提取出来，辅以少量的其他的一些微量含量的物质像锰这些东西，我们就把它进行一个优化的组合，依靠AI模型，我们就能从很多种甚至数百万种的可能配方里面，筛出一个比较好的或者说一个性能比较优越的催化剂配方出来。

　　【解说】朱青介绍说，如果将300立方米实验室的房顶铺满由火星陨石制备的产氧电催化剂，通过太阳光照发电驱动化学反应产生氧气，只需15个小时就可以让整个房间内的氧气浓度达到人类生存的标准。

　　【同期】中国科学技术大学微尺度国家研究中心副研究员 朱青

　　接下来时间计划肯定是很多了，一个是继续优化我们的催化剂的性能，我们去找更多的矿石种类，更多的提纯工艺，更多的合成步骤。还有一个我们也积极拓展它其他一些领域的应用，比如说深空探测实验室也找到我们，能不能做一些预演性的验证实验，比如说在月球上，甚至说给你一些小行星陨石的样本，这个是对于未来的探索。

　　【解说】朱青说，该成果成功展示了在地外星系上因地制宜创制化学品的智能化全流程，为未来地外文明探索提供了新的技术手段，更极大地加速了新材料发现过程，也同样适用于其他的应用方向。

　　张俊 储玮玮 安徽合肥报道