Technologies such as batteries, biomaterials and heterogeneous catalysts have functions that are defined by mixtures of molecular and mesoscale components. As yet, this multi-length-scale complexity cannot be fully captured by atomistic simulations, and the design of such materials from first principles is still rare 1 – 5 . Likewise, experimental complexity scales exponentially with the number of variables, restricting most searches to narrow areas of materials space. Robots can assist in experimental searches 6 – 14 but their widespread adoption in materials research is challenging because of the diversity of sample types, operations, instruments and measurements required. Here we use a mobile robot to search for improved photocatalysts for hydrogen production from water 15 . The robot operated autonomously over eight days, performing 688 experiments within a ten-variable experimental space, driven by a batched Bayesian search algorithm 16 – 18 . This autonomous search identified photocatalyst mixtures that were six times more active than the initial formulations, selecting beneficial components and deselecting negative ones. Our strategy uses a dexterous 19 , 20 free-roaming robot 21 – 24 , automating the researcher rather than the instruments. This modular approach could be deployed in conventional laboratories for a range of research problems beyond photocatalysis. A mobile robot autonomously operates analytical instruments in a wet chemistry laboratory, performing a photocatalyst optimization task much faster than a human would be able to.

中文翻译：

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移动机器人化学家

电池、生物材料和多相催化剂等技术具有由分子和中尺度组分的混合物定义的功能。到目前为止，原子模拟还不能完全捕捉到这种多长度尺度的复杂性，而且从第一原理设计这种材料的情况仍然很少见 1 – 5 。同样，实验复杂性随着变量的数量呈指数增长，将大多数搜索限制在材料空间的狭窄区域。机器人可以协助实验搜索 6 – 14 但由于所需的样品类型、操作、仪器和测量的多样性，它们在材料研究中的广泛采用具有挑战性。在这里，我们使用移动机器人来寻找改进的光催化剂，用于从水 15 制氢。机器人自主运行了八天，在一个十变量的实验空间内执行 688 次实验，由批处理贝叶斯搜索算法 16 – 18 驱动。这种自主搜索确定了比初始配方活性高 6 倍的光催化剂混合物，选择了有益成分并取消选择了负面成分。我们的策略使用灵巧的 19 , 20 自由漫游机器人 21 – 24 ，使研究人员而不是仪器自动化。这种模块化方法可以部署在传统实验室中，用于解决光催化以外的一系列研究问题。移动机器人在湿化学实验室中自主操作分析仪器，执行光催化剂优化任务的速度比人类快得多。这种自主搜索确定了比初始配方活性高 6 倍的光催化剂混合物，选择了有益成分并取消选择了负面成分。我们的策略使用灵巧的 19 , 20 自由漫游机器人 21 – 24 ，使研究人员而不是仪器自动化。这种模块化方法可以部署在传统实验室中，用于解决光催化以外的一系列研究问题。移动机器人在湿化学实验室中自主操作分析仪器，执行光催化剂优化任务的速度比人类快得多。这种自主搜索确定了比初始配方活性高 6 倍的光催化剂混合物，选择了有益成分并取消选择了负面成分。我们的策略使用灵巧的 19 , 20 自由漫游机器人 21 – 24 ，使研究人员而不是仪器自动化。这种模块化方法可以部署在传统实验室中，用于解决光催化以外的一系列研究问题。移动机器人在湿化学实验室中自主操作分析仪器，执行光催化剂优化任务的速度比人类快得多。自动化研究人员而不是仪器。这种模块化方法可以部署在传统实验室中，用于解决光催化以外的一系列研究问题。移动机器人在湿化学实验室中自主操作分析仪器，执行光催化剂优化任务的速度比人类快得多。自动化研究人员而不是仪器。这种模块化方法可以部署在传统实验室中，用于解决光催化以外的一系列研究问题。移动机器人在湿化学实验室中自主操作分析仪器，执行光催化剂优化任务的速度比人类快得多。