Roboti i vještačka inteligencija otkrili novi put u hemijskoj reakciji staroj 135 godina

Naučnici pod vodstvom Bartosza Grzybovskog sa Instituta za osnovne nauke (IBS) upotrijebili su robotsku platformu i vještačku inteligenciju da istraže 960 različitih uslova za Bidzinelijevu reakciju, klasičnu hemijsku reakciju poznatu još od 1891. godine. Rezultat je otkriće potpuno novog, do sada nepoznatog toka te reakcije.

Umjesto da traže najbolje uslove za dobijanje već poznatog jedinjenja, istraživači su htjeli da mapiraju čitav prostor mogućih puteva i proizvoda te reakcije. Tako su otkrili do tada nepoznatu granu Bidzinelijeve reakcije koja stvara složene biciklične strukture, sasvim drugačije od uobičajenih proizvoda ove reakcije.

Analiza uz pomoć hemijske vještačke inteligencije pokazala je da neočekivani put reakcije odgovara takozvanoj pseudo-sedmokomponentnoj transformaciji, u kojoj sedam molekula polaznih supstanci na kraju gradi jedan složeni proizvod. Na osnovu tako rekonstruisane mreže reakcija, tim je ponovo osmislio sintezu i dobio čitavu porodicu srodnih molekula, od kojih neki po složenosti podsjećaju na prirodne proizvode.

Novootkrivena jedinjenja pokazala su i neobično ponašanje na nivou samoorganizovanja - neka su se spontano slagala u veće strukture zavisno od koncentracije i temperature, dok su druga selektivno vezivala metalne jone, naročito barijum i cink, što ukazuje na moguću primjenu u selektivnom otkrivanju metala.

Jedno jedinjenje pokazalo je i rijedak oblik takozvanog hiralnog samosortiranja - u prisustvu cinka, molekuli istog oblika su se udruživali međusobno, dok je barijum podsticao udruživanje molekula suprotnog oblika. Ovakvo ponašanje, koje se može kontrolisati izborom metala, izuzetno je rijetko i moglo bi biti korisno u oblastima poput osjetljivih hemijskih senzora i materijala koji reaguju na promjene okoline.

Autori istraživanja naglašavaju da je značaj rada prevashodno u načinu na koji je otkriće napravljeno - robotska platforma nije korišćena da ubrza već poznat eksperiment, nego da mapira čitavu mrežu mogućih reakcija, čime su se otkrili putevi koji inače ostaju neistraženi. Prema njihovim riječima, ovakav pristup mogao bi da pretvori automatizovanu hemiju iz alata za ubrzavanje eksperimenata u platformu za otkrivanje potpuno nove hemije.

Studija je objavljena u naučnom časopisu Nature Synthesis, a pokazuje da kombinacija robotskih eksperimenata, mapiranja reakcija u velikom obimu i hemijske vještačke inteligencije može da otkrije ne samo nove mehanizme reakcija nego i strukturno složene molekule sa neočekivanim svojstvima.