KI-Einsatz in der Chemie: Studie zeigt Stärken und Schwächen
Rechenpower im Chemie-Labor: Kevin Jablonka (links) und sein Team am HIPOLE Jena. Foto: Renzo Paulus
Wie gut ist künstliche Intelligenz im Vergleich zu menschlichen Fachleuten? Ein Forschungsteam des HIPOLE Jena hat diese Frage im Bereich der Chemie untersucht: Mithilfe eines neu entwickelten Prüfverfahrens namens „ChemBench“ verglichen die Forschenden die Leistung moderner Sprachmodelle wie GPT-4 mit der von erfahrenen Chemikerinnen und Chemikern.
Die Studie ist jetzt im Fachjournal Nature Chemistry erschienen (DOI 10.1038/s41557-025-01815-x).
Insgesamt wurden über 2.700 chemische Aufgaben aus Forschung und Lehre getestet – von Grundlagenwissen bis hin zu komplexen Problemen. In Bereichen wie der Vorhersage von Reaktionen oder der Analyse großer Datensätze konnten KI-Modelle oft mit hoher Effizienz punkten. Gleichzeitig zeigte sich jedoch eine kritische Schwäche: Die Modelle lieferten auch dann selbstsichere Antworten, wenn sie faktisch falsch lagen. Menschliche Chemikerinnen und Chemiker zeigten sich hier deutlich vorsichtiger und hinterfragten ihre Einschätzungen.
„Unsere Studie macht deutlich, dass KI ein wertvolles Werkzeug sein kann – aber kein Ersatz für menschliche Expertise“, sagt Dr. Kevin M. Jablonka, Leiter der Studie. Die Ergebnisse geben wichtige Impulse für den verantwortungsvollen Einsatz von KI in der chemischen Forschung und Lehre.
Das HIPOLE Jena (Helmholtz-Institut für Polymere in Energieanwendungen Jena) ist ein Institut des HZB in Kooperation mit der Friedrich-Schiller-Universität Jena (FSU Jena).
- Poröse organische Struktur verbessert Lithium-Schwefel-BatterienEin neu entwickeltes Material kann die Kapazität und Stabilität von Lithium-Schwefel-Batterien deutlich verbessern. Es basiert auf Polymeren, die ein Gerüst mit offenen Poren bilden. In der Fachsprache werden sie radikale kationische kovalente organische Gerüste oder COFs genannt. In den Poren finden katalytisch beschleunigte Reaktionen statt, die Polysulfide einfangen, die ansonsten die Lebensdauer der Batterie verkürzen würden. Einige der experimentellen Analysen wurden an der BAMline an BESSY II durchgeführt. Prof. Yan Lu, HZB, und Prof. Arne Thomas, Technische Universität Berlin, haben diese Arbeit gemeinsam vorangetrieben.
- Wie sich Nanokatalysatoren während der Katalyse verändernMit der Kombination aus Spektromikroskopie an BESSY II und mikroskopischen Analysen am NanoLab von DESY gelang es einem Team, neue Einblicke in das chemische Verhalten von Nanokatalysatoren während der Katalyse zu gewinnen. Die Nanopartikel bestanden aus einem Platin-Kern mit einer Rhodium-Schale. Diese Konfiguration ermöglicht es, strukturelle Änderungen beispielsweise in Rhodium-Platin-Katalysatoren für die Emissionskontrolle besser zu verstehen. Die Ergebnisse zeigen, dass Rhodium in der Schale unter typischen katalytischen Bedingungen teilweise ins Innere der Nanopartikel diffundieren kann. Dabei verbleibt jedoch der größte Teil an der Oberfläche und oxidiert. Dieser Prozess ist stark von der Oberflächenorientierung der Nanopartikelfacetten abhängig.
- KlarText-Preis für Hanna TrzesniowskiDie Chemikerin ist mit dem renommierten KlarText-Preis für Wissenschaftskommunikation der Klaus Tschira Stiftung ausgezeichnet worden.