触媒・材料
課題
触媒および材料の探索には、根気と忍耐が欠かせません。新しい配合を一つ試すたびに、粉体を秤量し、金属前駆体を添加し、pHを調整し、高温合成を一つずつ実行する必要があります。工程は時間がかかり、ばらつきも出やすく、再現性の確保も容易ではありません。pHや温度を少しでも外せば、「完璧」だったはずの触媒は、信頼できない単なるデータの一つになってしまいます。
金属酸化物、ゼオライト、MOF、ナノ粒子に至るまで、触媒・材料を前進させるには、より多くの組成を、より厳密な条件管理のもとでスクリーニングする必要があります。しかし、いまだに秤量、混合、洗浄といった各工程を手作業に頼っている限り、進展のスピードはなかなか上がりません。
ソリューション
Stuntmanは、内蔵AIとモジュール式ハードウェアを組み合わせ、触媒・材料探索ワークフローのニーズに柔軟に対応します。自然言語のプロンプトを実行可能なスクリプトへ変換し、開始から終了までのクローズドループ自動化を統合的に制御できます。StuntmanのAIは、実験計画の立案と整理、結果の解釈、そして次のアクションの判断までをサポートします。Stuntman AI、直感的なドラッグ＆ドロップ式ワークフロー、またはフルAPIアクセス可能なPythonを用いて、実験の設計・実行・解析をすべて一つの環境で行えます。すべての操作はリアルタイムで追跡され、あらゆるデータポイントがその場で記録されます。
デッキ構成も用途に合わせて自由にカスタマイズでき、固体・液体分注から、含浸法や共沈法、水熱合成による触媒合成、さらには粒子回収まで、材料科学の高度なワークフローを自動化できます。Stuntmanは、セットアップ、合成、回収、解析に至るまで、触媒・材料開発のあらゆる工程を一つに統合します。数週間かかっていたベンチ作業を、再現性の高い高品質な結果とともに数日へと短縮します。
性能
粉体・液体分注
あらゆる触媒ワークフローは、粉体や前駆体を正確に扱うことから始まります。バルク担体から微細な金属酸化物まで、StuntmanのSVホッパーおよびClassicホッパーは、あらゆるスケールで再現性の高い粉体分注を実現します。Classicホッパー（10、25、50、100 mL）は、一般的な担体や酸化物の一対多分注に最適です。Storage Vial（SV）ホッパーは、4 mLガラスバイアルと使い捨てヘッドを採用し、複数材料の並列ライブラリ作製に対応します。1台のStuntmanデッキ上に、ClassicホッパーとSVホッパーを自由に組み合わせて搭載可能です。適応型アルゴリズムが各粉体の流動特性を学習し、サブミリグラムからグラムスケールまで高精度な供給を実現します。
液体も同様に高精度で取り扱えます。Piercing Tipにより揮発性の高い前駆体も密閉状態を保ったまま分注でき、Positive Displacement Tip（PDT）は10 µLから10 mLまで対応し、高粘度や反応性の高い液体にも適しています。さらに、ワイドボアニードルを使用すれば、粒子を多く含むスラリーも詰まりなく移送できます。溶媒はデッキ上またはデッキ外の供給源から吸引可能で、数マイクロリットルから数百ミリリットルまで幅広い容量に対応します。すべての液体は個別にキャリブレーションできるため、不確実性を排除し、毎回狙い通りの分注を実現します。液だれ、無駄、想定外は1つもありません。
pH測定および調整
前駆体化学の条件を最初から正確に整えることが、その後のすべてを左右します。Stuntmanは、含浸法や共沈法を開始する前に、金属前駆体溶液や担体溶液のpHを自動で測定・調整し、最適な条件を確実に設定します。インラインの固体型pHプローブが各添加操作をリアルタイムで追跡し、自動滴定によって溶液を精密に所定範囲へと調整します。金属塩の中和、酸の緩衝、担体の前処理など、あらゆる工程において高い精度で制御が可能です。
含浸法および共沈法
ビュレットを持ち替えたり、手作業でpHを微調整したりする必要はもうありません。Stuntmanが、従来の触媒調製工程を煩雑さなく自動化します。含浸工程では、垂直シェーカーとウィスク撹拌により、担体を均一に湿潤させます。共沈法では、複数の液体フィードを用いて金属塩、塩基、添加剤を同時に供給し、pHと温度をリアルタイムで制御しながら反応を進行させます。
沈殿または含浸が完了すると、自動洗浄および触媒回収工程へと移行します。インラインのpHおよび導電率プローブが滴定や洗浄ループを自動で制御し、供給量の調整、イオン濃度の追跡、そしてサンプルが完全に中和されたことの確認までを行います。デッキ上の遠心分離機と液体ハンドリングアームが分離および洗浄工程をハンズフリーで実行し、毎回クリーンな固体と高い再現性を確保します。待ち時間も、やり直しも不要。信頼できる触媒を、バッチごとに安定して得ることができます。
熱処理および水熱合成
触媒の活性化や材料の結晶化には、熱・圧力・そして時間が必要です。Stuntmanはそのすべてを確実に制御します。Deck Screening Pressure Reactor（DSPR）およびOptimization Sampling Reactor（OSR）により、温度、圧力、反応容量にわたって柔軟に対応できます。
DSPRは、Stuntmanデッキ上のHeated Stir Bayで、最大96本の密閉型マイクロリアクターを並列運転可能です。反応条件は室温から180 °C、最大200 psi（13.8 bar）まで対応し、水熱・ソルボサーマル条件下でのゼオライト結晶化の高速スクリーニング、MOF前駆体の最適化、ナノ粒子生成などに最適です。
OSRは、最大48基の大型リアクターに対応し、最高200 °C、最大750 psi（51.7 bar）までの条件で反応を実行できます。各リアクターは温度、圧力、ガスまたは液体フィードを個別に制御可能なため、異なる金属担持量、溶媒系、水熱レシピを並行してスクリーニングできます。ゼオライトやMOFの結晶化も問題なし。水熱ナノ粒子合成も対応可能。反応性ガス雰囲気下での触媒活性化もお任せください。Stuntmanは、最も難易度の高い合成でさえ、日常的なプロセスへと変えます ― 安全に、並列で、そして完璧な再現性とともに。
分析および特性評価
解析の段階では、サンプルを直接クリスタライザーブロック上に分注できます。このブロックは、ガラス基板またはKapton基板に密着封止されたプラスチックチューブで構成されています。実験完了後は、ブロックを分解し、基板をそのままハイスループットXRD、SEM、またはラマン装置へ投入できます。移し替えによるロスやコンタミネーションのリスクを抑え、サンプル損失なくそのまま解析可能です。
インテグレーション
Stuntmanなら、可能性は無限に広がります。内蔵AIやPython APIを活用して、自社ツール、データシステム、さらにはAI／機械学習プラットフォームとも柔軟に連携できます。研究内容に合わせて必要なモジュールを追加し、前処理・プロセス・解析などの工程でサードパーティ製システムとも接続可能です。サイエンスの進化に合わせて、システムも拡張し続けられます。
Stuntman
Stuntmanは、自然言語対応のAIをシステムに直接組み込み、より高度な実験計画・設計を支援します。フィードバックループを迅速に回し、条件の変化にも柔軟に適応。一方で、ハードウェアはあらかじめワークフローに合わせて構成可能です。その結果、反復スピードは向上し、得られるデータはより有益に。化学、バイオ医薬、材料研究など、あらゆる分野において、サイエンスの進展と歩調を合わせる自動化を実現します。
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すべてのラボには、それぞれ異なるボトルネックや課題があります。私たちはお客様とパートナーとして向き合い、より速く、より良いサイエンスを実現するための最適なソリューションを共に構築します。ご質問はありますか？あるいは、専門チームと直接話して可能性を探りたい方は、ぜひお気軽にご連絡ください。