به گزارش ثریا - تیمی از محققان دانشگاه رور بوخوم (Ruhr-Universität Bochum) روش جدیدی ارائه کردهاند که بار اتمی در چارچوبهای آلی فلزی (Metal-Organic Frameworks؛ MOF) را تنها با استفاده از اتصال پیوندی اتمها پیشبینی میکند. این رویکرد توپولوژیک، به جای وابستگی به هندسه سهبعدی، مسیرهای کوتاه بین اتمها در گراف پیوندها را ملاک قرار میدهد و شبیهسازیهای گسترده و پردازشهای کامپیوتری در اسکرینینگ مواد را عملی میکند.
چارچوبهای آلی فلزی، شبکههایی متشکل از گرههای فلزی متصل به مولکولهای آلی هستند که بهواسطه کنترل اندازه و شیمی سطح منافذ، برای کاربردهایی مانند جذب دیاکسید کربن، ذخیره هیدروژن، دارورسانی هدفمند و جداسازی ایزوتوپها ایدهآلاند. با وجود هزاران MOF متفاوت سنتز شده، آزمایش همه آنها در آزمایشگاه غیرممکن است و روشهای محاسباتی با استفاده از میدانهای نیرویی (Force Fields) نقش کلیدی ایفا میکنند.
یکی از ورودیهای حیاتی برای این شبیهسازیها، بار اتمی جزئی است؛ بار مثبت یا منفی کوچک هر اتم که رفتار الکترواستاتیکی و تعامل با مولکولهای مهم مثل CO₂ یا متان را تعیین میکند. روشهای معمول نیازمند محاسبات کوانتومی پرهزینه برای هر MOF هستند و با افزایش تعداد نمونهها، غیرقابل مدیریت میشوند.
TopoQEq: جایگزینی هندسه با توپولوژی
روش جدید با نام Topological Charge Equilibration (TopoQEq)، فاصلههای فضایی واقعی را با فاصلههای توپولوژیک جایگزین میکند؛ فاصلههایی که طول مسیر کوتاهترین مسیر پیوندی بین اتمها را میسنجند. چون اتصال پیوندی هنگام ارتعاش یا انعطاف چارچوب تغییر نمیکند، بارهای پیشبینیشده مستقل از هندسه خواهند بود.
در این رویکرد، اتمها بهعنوان رئوس و پیوندها بهعنوان یالهای یک گراف تعریف میشوند. هر یال وزن خاص خود را بر اساس شعاع کووالانسی اتمها میگیرد و با الگوریتم مسیر کوتاهترین مسیر، فاصله توپولوژیک بین هر جفت اتم محاسبه میشود. این فاصلهها سپس در معادلات QEq کلاسیک جایگزین میشوند تا بارهای اتمی حاصل، بدون نیاز به اصلاح دستی، جمع کل صفر را حفظ کنند.
برای افزایش انتقالپذیری مدل بین MOFهای مختلف، سه سطح دستهبندی اتمها تعریف شده است:
etypes: تفکیک تنها بر اساس عنصر
ctypes: اضافه کردن تعداد همسایگان هر اتم
atypes: رمزگذاری هویت شیمیایی همسایگان برای بیشترین جزئیات
هر نوع اتم سه پارامتر قابل تنظیم دارد: پهنای توزیع بار، مقدار الکترونگاتیویته و اصلاح سختی. بهینهسازی پارامترها با استفاده از الگوریتم CMA-ES و دادههای مرجع بیش از ۲۰,۰۰۰ MOF در پایگاه QMOF انجام شد.
نتایج و کاربردها
مدل TopoQEq با جزئیات بیشتر اتمها، دقت بالاتری نشان داد؛ مدل atypes میانگین خطای ۰٫۰۱۹ بار الکترونیکی و حداکثر خطای ۰٫۳۵ بار داشت. بارهای پیشبینیشده جمع صفر را حفظ کردند و حساسیت مدل به تغییرات محیط شیمیایی (مثلاً جایگزینی هیدروژن با کلر) بهخوبی ثبت شد.
عملکرد محاسباتی نیز مطلوب است: زمان پیشبینی تقریباً با اندازه سیستم به توان ۲.۱۹ مقیاس میشود و برای سیستمهای بزرگتر از ۱۰,۰۰۰ اتم، نسخه پراکنده مدل با برش فاصلههای بلندمدت به حافظه کمتر و سرعت بیشتر دست مییابد.
برخلاف رویکردهای یادگیری ماشینی پیچیده مانند شبکههای عصبی گراف یا درخت تصمیم، TopoQEq بر پایه معادلات خطی کلاسیک است که هزینه محاسباتی پایین و مقیاسپذیری مطلوب را برای اسکرینینگ با حجم بالا و مدلسازی نانوبلورهای بزرگ فراهم میکند.
اهمیت
به نقل از ستاد نانو، TopoQEq امکان تولید بارهای اتمی مستقل از هندسه و تطبیقپذیر با محیط شیمیایی را فراهم میکند و گلوگاه اصلی در خودکارسازی تولید میدانهای نیرویی ویژه سیستم را از بین میبرد. این دستاورد راه را برای تحقیقات پرشتاب در طراحی MOFها و سایر مواد متخلخل هموار میکند.
منبع : فناوری نانو
از خرید کابل برق چه میدانید؟ راهنمایی که پیش از هر بازسازی باید بخوانید
اقتدار دفاعی ایران، ایدهای نو در بازیهای رومیزی
۳۵ ثانیه، ۷۲۰ هزار گلوله در لامرد/ جنایتی که روایت نشد
آئین اختتامیه روایت علوی برگزار شد
بازیهای تیم ملی فوتبال ایران در سینماها پخش میشود
معرفی چهار آلبوم موسیقی تازه وارد در فضای مجازی
روایت جواد موگویی از یک جنایت جنگی: حادثه لامرد در سایه روایتهای اشتباه رسانهای گم شد
جزئیات برنامههای محرمی اوقاف در قالب طرح سوگواره بصیرت عاشورایی اعلام شد
دقت در نسبت با خاستگاه علوم انسانی بسیار مهم است
پویش «ایران در پناه قرآن» تا پایان خرداد تمدید شد
برگزاری نمایشگاه معماری حرمین شریفین در مکه مکرمه
حمایت آیت الله رشاد از بازسازی و ساخت مجدد کنیسه آسیب دیده در جنگ
آیا در جنگ هرکاری مجاز است؟ نگاهی به اخلاق در میدان نبرد
تأثیر سوابق پایه یازدهم در کنکور ۱۴۰۵ مثبت شد / ۶ درس نهایی برای کنکور
راز حذف زمینههای فلسفی «یوگا» در نسخه مدرن
آذینبندی و شادیهای عمومی باید به عنوان مدخل معرفت باشد
فرایند محدودیت در اینترنت شفاف میشود؛ ماجرای اینترنت پرو و خط سفید چه بود؟
۷۸ درصد ترافیک اینترنت به حالت قبل و اول دی ماه بازگشت
آغاز ثبت نام آزمون کاردانی به کارشناسی از ۲۴ خرداد ماه
مصوبه افزایش حقوق اعضای هیئت علمی لغو نشده است
تداوم فعالیت علمی دانشگاه شهید بهشتی با وجود آسیب در جنگ
ضیافت نور در آسمان خرداد؛ دیدار دو سیاره منظومه شمسی در آسمان ایران
نسخه جدید چتجیپیتی؛ از تولید عکس تا رزرو سفر در یک پنجره
مهلت دفاع از پایان نامه دستیاران پزشکی تا پایان آذر ۱۴۰۵ تمدید شد
حضوری شدن برخی امتحانات دانشگاه علم و صنعت در مقطع کارشناسی
ایران در جمع ۶ کشور دارای توان ساخت تجهیزات پیشرفته کرایوژنیک
چرا نقش استادان دانشگاه فراتر از کلاس درس است؟
انویدیا با غولهای فناوری کره جنوبی قرارداد بست
هوش مصنوعی زلزله یاب شد
ثبتنام خودکار ۸۵ درصد دانشآموزان ابتدایی در استان سمنان
فعالیت ۳۷ هزار سفیر سلامت دانشآموزی
هفته بینالمللی قرآن در کربلا افتتاح شد
چرا روابط فیلم «تهران کنارت» در سطح ماند؟
ولایت فقیه یک هویت تمدنی و تاریخی برای ملت ایران است
تأکید رئیس جهاددانشگاهی بر رفع موانع دیوانسالاری و بازگشت به شورای عالی انقلاب فرهنگی
دبیر شورای عالی انقلاب فرهنگی: دستورات لازم برای حضور فعالتر جهاد دانشگاهی صادر میشود
دومین فراخوان تربیت مجاهد فرهنگی توسط نهاد نمایندگی رهبری در دانشگاهها
دستگاههای اجرایی ملزم به استفاده از پیامرسانهای بومی شدند
طرح جدید دانشکده مدیریت شریف برای جذب دانشجوی دکتری با مزایای بینظیر
پیش ثبتنام الکامپ ۲۹ آغاز شد
امکان ادامه تحصیل مجدد در پزشکی، دندانپزشکی و داروسازی برای دانشآموختگان فراهم شد
اجماع شورای عالی انقلاب فرهنگی بر تأثیر قطعی سوابق تحصیلی یازدهم و دوازدهم در کنکور ۱۴۰۵
جزئیات احکام انضباطی دانشجویان در ایمیل معاون دانشجویی دانشگاه شریف به اساتید
امتحانات دانشگاه علمی کاربردی غیرحضوری شد
امام در اصول فقه به «عرف عقلایی» اهمیت میداد
خبرنگاران ایرانی از دریافت ویزا برای پوشش جام جهانی محروم شدند
موقوفات چطور به حل مشکلات اقتصادی ورود کردهاند؟
زندگی امام موسی کاظم (ع) تابلویی تمامعیار از مدیریت بحران و کادرسازی دینی است
بازیگر معروف ایرانی نقش ترامپ را بازی میکند+عکس
بیوک میرزایی: محبت مردم بزرگترین سرمایه یک هنرمند است
متن جدید امیرحسین قیاسی در حمایت از ایران و در واکنش به جنگ
آیتالله مبلغی: نخستین ثمره استقامت، گشایش راهها و شکستن بنبستهاست
ثبت نام ۲ هزار هیئت جدید در سامانه عطر سیب/ رویکرد نمایشگاه امسال خانواده محور است
خدمترسانی موکب ها به زائران عید غدیر در نجف اشرف
روایتی از بزرگترین وقف درمانی تهران در کتاب «میراث فرمانفرما»
آخرین حضور و غیاب کودکان شهید میناب با حضور پرویز پرستویی
بازیگر معروف فیلم پدرخوانده ترامپ را ظالم و فاسد خواند
روایت الگوی خانواده موفق در «زندگی زیباست» رادیو معارف
آنچه سیاهچالهای عباسی درباره امام کاظم(ع) پنهان نکردند
چرا روایت ماکان نصیری از صدها گزارش خبری اثرگذارتر شد؟
کتاب صمود روایتی از دردی که از دور فهمیده نمیشود
امکان ارسال مستقیم جستجو به هوش مصنوعی در گوگل فراهم میشود
ترس اروپا از خاموشی دیجیتال شدت گرفت
قائم مقام دبیر شورای عالی انقلاب فرهنگی منصوب شد
حمایت جدی دانشگاه آزاد از دانشجویان دکتری؛ دستورالعمل پژوهشی نیمسال ۱۴۰۴۲ آمد
خط فارسی، مرجعیت علمی ایران را منطقهای میکند
وزارت آموزش و پرورش اعلام برنامه امتحانات نهایی را تکذیب کرد
رویکرد تحولی سمپاد از تربیت دانشآموز موفق به سوی پرورش انسان اثرگذار
هوش مصنوعی افکار رئیس جمهور چین را ترویج میکند
شورای عالی انقلاب فرهنگی: تغییری در تأثیر قطعی معدل کنکور امسال نداریم
تعلل دولت در اجرای طرح ترمیم حقوق، شکاف بیاعتمادی را گسترش داد
نمایهشدن سه مجله دانشگاه تهران در کتابخانه دیجیتال آلمان
مصاحبه دکتری دانشگاه علامه طباطبائی از فردا آغاز میشود
یک روز جابجایی در برنامه امتحانات دانشگاه صنعتی شریف
اقتباسی عروسکی از رمان «اسب جنگی» به روی صحنه رفت
مساله وطن در صدای علیرضا قربانی و نجابتِ اندوه در آهنگ جدید او
بزرگترین وداع قرن برای امام امت/ بدرقهای به وسعت ایران
جناب خان و هومن به آنتن تلویزیون برگشتند
کتاب برای رهبر شهید ابزار ساخت انسان و جامعه بود
پیکر آیتالله العظمی محمد اسحاق فیاض در کاظمین و کربلا تشییع شد
حمایت از ۳۵۰ استاد برای هدایت تحقیقات
تاثیر معدل در کنکور به دلیل غیبت شما هنوز بررسی نشده است
جزئیات آزمون مرحله غیرمتمرکز سی و یکمین المپیاد علمی دانشجویی اعلام شد
امکان ادامه تحصیل مجدد در پزشکی، دندانپزشکی و داروسازی برای دانشآموختگان فراهم شد
جزئیات ثبت نام آزمون دستیاری دندانپزشکی را اینجا بخوانید
آغاز کلاسهای حضوری دانشگاه صنعتی شریف از ۲۳ خرداد
بررسی وضعیت اشتغال بیش از ۴۰۹ هزار دانشآموخته/ علوم پزشکی در صدر اشتغال
آیتالله فیاض رحلت کرد/ مرجعی که آیتالله خویی او را نور چشمش می دانست
غدیر؛ واقعهای فراتر از تاریخ با ابعاد کلامی و تمدنی
مداح بحرینی سلب تابعیت شده به ایران میآید
حقوق اساتید چه نیازهایی را برآورده میکند؟
تنگه هرمز را بیشتر بشناسید
کتاب صمود روایتی از دردی که از دور فهمیده نمیشود
مرور آثاری که با موضوع غدیر خلق شدند
حجتالاسلام محمد قمی: نهضت خمینی همچنان ادامه دارد
هوش مصنوعی افکار رئیس جمهور چین را ترویج میکند
ترس اروپا از خاموشی دیجیتال شدت گرفت
بیوک میرزایی: محبت مردم بزرگترین سرمایه یک هنرمند است
حمایت جدی دانشگاه آزاد از دانشجویان دکتری؛ دستورالعمل پژوهشی نیمسال ۱۴۰۴۲ آمد
طرح جدید دانشکده مدیریت شریف برای جذب دانشجوی دکتری با مزایای بینظیر
دومین فراخوان تربیت مجاهد فرهنگی توسط نهاد نمایندگی رهبری در دانشگاهها
دبیر شورای عالی انقلاب فرهنگی: دستورات لازم برای حضور فعالتر جهاد دانشگاهی صادر میشود
غدیرخم تبیینگر مدل حکمرانی الهی و الگوی زیست مؤمنانه است
سیمای فراتاریخی «قهرمان مردم» در لایههای هنر، عرفان و ادبیات
امکان ارسال مستقیم جستجو به هوش مصنوعی در گوگل فراهم میشود
قائم مقام دبیر شورای عالی انقلاب فرهنگی منصوب شد
اجماع اولیه فرو ریخت/ خبرگان بر روی رهبر شهید به توافق نرسیدند
مساله وطن در صدای علیرضا قربانی و نجابتِ اندوه در آهنگ جدید او
بزرگترین وداع قرن برای امام امت/ بدرقهای به وسعت ایران
شورای عالی انقلاب فرهنگی: تغییری در تأثیر قطعی معدل کنکور امسال نداریم
نظراتی که حاوی توهین یا افترا به اشخاص ،قومیت ها ،عقاید دیگران باشد و یا با قوانین کشور وآموزه های دینی مغایرت داشته باشد منتشر نخواهد شد - لطفاً نظرات خود را با حروف فارسی تایپ کنید.