自由软件使自动化变得容易

花费数小时手动调整反应可能很快就会成为过去,多亏了一种免费和用户友好的计算工具由英国研究人员开发。

该软件由约翰·德·梅洛以及帝国理工学院和南安普顿大学的同事们,将反应条件转化为计算机指令,用于自动优化。

德梅洛说:“我们正在努力摆脱一些常规的手工工作。”他们的程序可以让机器使用分析反馈来处理实验,解放化学家,让他们专注于概念问题和反应设计。化学家可以花很长时间手动调整和优化反应条件。然而,要使这个费力的过程自动化,就需要把这个搜索过程写成机器指令。

产品优化

资料来源:John C de Mello

人工和自动合成的实验装置o-xylenyl C60加合物

反应模拟和功能材料专家Charalampos Makatsoris英国克兰菲尔德大学的研究人员指出,目前还缺乏将化学家的愿望转化为计算机代码的方法。他补充说,当化学家想要控制不止一种性质时,“这就变成了一个非常复杂的问题,阻碍了该领域的进展。”

德梅洛说:“在现实生活中,类似的事情就是选房子。”“你希望你的房子在一定的预算范围内,最好靠近学校和商业街。但是很难量化什么是最重要的——离商业街的距离是离学校的距离的两倍重要吗?”

这通常需要对各种参数之间的相互作用有基本的理解,并具有编写定制数学函数进行优化的专业知识。相反,软件可用由de Mello的团队从用户定义的最小和最大反应条件边界和优化目标参数生成机器指令。

Makatsoris解释说:“通过将其重新思考为一个有约束的优化问题,这些程序允许实验人员直观地描述他们的目标需求,然后将其映射到自我优化反应堆系统可用的功能上。”

截图

资料来源:John C de Mello

在MATLAB中运行的软件教程的截图

De Mello的团队在一个模型优化问题中演示了他们的软件的使用:芳香二烯的连续Diels-Alder环加成到C60.单功能化和双功能化60加合物具有对光收集和电子器件很重要的特性,而进一步的加合物则会妨碍这些特性。利用在线色谱的反馈,该程序使反应器设置能够自主调整温度、反应时间和反应物比例,直到产品混合物中技术上有用的加合物的数量最大化。

虽然他的团队的软件和附带的教程提高了实验室自动化的易用性,但德梅洛认为,分析仪器(通常比他们监测的廉价反应堆系统贵许多倍)是最大的剩余限制。“我想看看其他形式的仪器,使我们能够更快地筛选参数空间,从而解决更复杂的多步反应。”