AI分子级构建石墨烯结构材料,橡树岭实验室实现电子特性验证
美国橡树岭国家实验室的研究团队成功利用人工智能系统,通过扫描隧道显微镜将一氧化碳分子逐个移动并组装成特定结构。该实验耗时约25小时,完成近900次操作,Zui终构建出由37个分子组成的蜂窝状排列。
传统分子操纵高度依赖人工精度与时间。此次研究引入自动化系统与强化学习方法:AI首先定位铜基底上沉积的一氧化碳分子,随后规划移动路径与目标位置。系统在尝试中不断调整推进参数与移动速度,成功操作会获得奖励反馈,从而逐步优化决策过程,减少人工干预。
组装完成后,研究人员对材料的电子行为进行了测量。结果显示该结构呈现出石墨烯特有的“狄拉克点”电子特征签名,证明分子组装不仅实现了预设的几何形态,也成功复现了目标电子性能。

目前该技术尚未实现完全自动化。扫描隧道显微镜探针在操作中可能出现不稳定状态,需人工重新校准。单次分子移动平均耗时约一分钟,整体工艺距离能够快速制造完整组件的工业化生产仍有较大差距。
该技术的核心价值在于大幅降低新材料结构的测试门槛。通过高精度分子排布,研究人员可定向调控电子流动路径,用于研究由微观组织决定特性的新型人造材料。下一步研究计划采用逆向思路:仅输入目标电子特性,由AI自主推导对应的分子排列方案并执行制造。