Merck kooperiert mit Berkley-Forschungsgruppe Künstliche Intelligenz für bessere Katalysatoren

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Ohne Katalysatoren gelingen zahlreiche industrielle, chemische Herstellungsverfahren nicht. Zur Entwicklung neuartiger Katalysatoren kooperiert das Unternehmen Merck nun drei Jahre mit amerikanischen Wissenschaftlern. Die Forscher setzen dabei neben Hochdurchsatz-Methoden vor allem auf die künstliche Intelligenz.

Das Wissenschafts- und Technologieunternehmen Merck gab am 31. Mai eine dreijährige Zusammenarbeit mit der Forschungsgruppe von John Hartwig an der University of California, Berkeley, sowie dem Lawrence Berkeley National Laboratory bekannt, das ebenfalls in Berkeley ansässig ist. Der Schwerpunkt dieser Zusammenarbeit liegt auf der Kollaboration zwischen den öffentlichen Forschungsinstituten, die mit der University of California verbunden sind, und dem Digital-Chemistry-Team von Merck. Das Ziel besteht darin, mithilfe von maschinellem Lernen und parallel durchgeführten High-Throughput-Experimenten Erkenntnisse über die grundlegenden Mechanismen zur Förderung von Innovationen in der Katalyse zu gewinnen.

„Die Anwendung von künstlicher Intelligenz in der Katalyse erfordert eine intensive interdisziplinäre Zusammenarbeit. Ich freue mich über die Möglichkeit, das Know-how und die Erfahrungen der Forscher in Berkeley und bei Merck zu bündeln, um neue Ansätze zur Vorhersage und Konzeption von Katalysatoren und katalytischen Reaktionen zu entwickeln. Diese werden zur Synthese hochwertiger Verbindungen beitragen, die für das Portfolio von Merck von Bedeutung sind“, sagte John F. Hartwig, Henry Rapoport Professor für Organische Chemie an der University of California, Berkeley, und Senior Faculty Scientist am Lawrence Berkeley National Laboratory.

„Unser Engagement für die Erforschung disruptiver Technologien mit Potenzial für unsere wegweisenden Geschäfte ist unvermindert. Mit dieser Zusammenarbeit im Bereich des digitalen Katalysatordesigns machen wir einen bedeutenden Schritt nach vorne. Ich bin gespannt auf die bahnbrechenden Fortschritte, die aus dieser Partnerschaft resultieren werden“, sagte Philipp Harbach, globaler Leiter Group Digital Innovation bei Merck.

Finanzierung durch Merck Research Grant

Die Finanzierung dieser Zusammenarbeit erfolgt im Rahmen des Merck Research Grant 2022 „Chemistry in The Cloud – Rapid Synthesis Through Automation“. Das Förderprogramm, das 2018 ins Leben gerufen wurde, hat zum Ziel, potenzielle disruptive Technologien zu erkunden, die Auswirkungen auf die Kerngeschäfte von Merck haben.

Die Forschungsarbeit der drei Partner konzentriert sich darauf, den Entwicklungsprozess für neuartige Katalysatormaterialien zu verbessern. Dazu werden neue, auf maschinellem Lernen basierende Muster und Zusammenhänge für Katalysatoren sowie hochentwickelte Algorithmen implementiert. Diese ermöglichen es, die optimalen Katalysatoren für einen Prozess anhand begrenzter Reaktionsdaten zu identifizieren. Die ML-Algorithmen werden in Kombination mit High-Throughput-Experimentation eingesetzt, einem Verfahren, bei dem Experimente massiv parallel nach dem Hochdurchsatz-Prinzip durchgeführt werden. Dadurch können optimierte Vorhersagen auf der Grundlage praktischer Ergebnisse generiert werden. Die forschungsbasierte Zusammenarbeit wird voraussichtlich neue Algorithmen, Software und neuartige Katalysatormaterialien hervorbringen.

Evolution eines Katalysators

Algorithmus entwickelt bessere Katalysatoren für die Synthese

John F. Hartwig ist Inhaber der Henry-Rapoport-Professur für organische Chemie an der University of California, Berkeley, sowie leitender Wissenschaftler und Fakultätsmitglied beim Lawrence Berkeley National Laboratory. Hartwigs Forschung konzentriert sich auf die Entdeckung und das Verständnis neuer Reaktionen, die von Übergangsmetallkomplexen katalysiert werden. Bekannt wurde er durch seine wegweisenden Beiträge zur Kreuzkupplungschemie, die zur Bildung von Arylaminen, Arylethern, Arylsulfiden und α-Arylcarbonylverbindungen führt, sowie durch die Entdeckung praktischer Reaktionen zur Funktionalisierung von C-H-Bindungen. Er hat zahlreiche Auszeichnungen erhalten und wurde 2012 in die National Academy of Sciences aufgenommen. Hartwig war Preisträger des Emanuel-Merck-Lectureship im Jahr 2022.

Das Digital-Chemistry-Team bei Merck konzentriert sich darauf, digitale Tools und Anwendungen für chemiebezogene Herausforderungen in den drei Unternehmensbereichen von Merck bereitzustellen. Die Gruppe hat das Ziel, die Produktivität zu steigern und Innovationen innerhalb des bestehenden Produktportfolios von Merck voranzutreiben. Gleichzeitig werden neue Möglichkeiten zur Erweiterung digitaler Geschäftsmodelle innerhalb des Unternehmens erkundet.

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