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
مهلت دانشجویان الزهرا(س) برای ثبت‌نام وام تحصیلی و ودیعه مسکن متأهلی
اعلام نتیجه اولیه آزمون سردفتری اسناد رسمی نوبت سال ۱۴۰۴
مجموعه‌رباعی «دوستش داشته باش» سروده میلاد عرفان‌پور منتشر شد
روایت زندگینامه شهید حاج اسماعیل رضایی منتشر می‌شود
۱۵ درصد مدارس کشور در برنامه بازرسی‌های دوره‌ای قرار می‌گیرند
ارائه ۸۵ طرح دانش‌آموزی در بیست‌وهشتمین جشنواره جوان خوارزمی
تصویر منتشر شده از جاسک
تصویری از عملیات های نیروی هوایی ارتش در شب های اخیر
رژیم چنج در آمریکا رخ داد+عکس
امروز آخرین مهلت اعتراض به آزمون‌های ارشد و دکتری علوم پزشکی
نسخه پیشنهادی سند حکمرانی نظام‌های ارزیابی آموزش عالی بررسی شد
طرح نوین تغذیه با محوریت دانشجویان اجرا می‌شود
پژوهش مسئله‌محور؛ کلید استفاده واقعی از ظرفیت علمی دانشگاه‌ها
استارلینک پایان حکمرانی ارتباطات در ایران است؟
هکرها با دمای بانک خون فرانسه بازی کردند و آن را بالا بردند
تصویب کلیات آیین‌نامه جدید ارتقای اعضای هیئت علمی
دانشگاه شهید بهشتی دلایل عدم تعلق وام دانشجویی را اعلام کرد
فاز دوم آمایش آموزش عالی به‌روز شد
داریوش فرهنگ گوینده یک مستند شد
ابلاغ مصوبه جدید شرکت مجدد در آزمون دستیاری پزشکی توسط رئیس جمهور
رابرت پتینسون با چهلمین جایزه سینماتک آمریکا تجلیل می‌شود
اجرای کنسرت‌نمایش «فرهاد» در تماشاخانه نوفل لوشاتو
اجرای نمایش «خاک نشینان» در فرهنگسرای نیاوران
شکست ترامپ سوژه کارلوس لطوف شد
اهمیت آموزش اخلاق و رفتار حرفه‌ای در محیط دانشگاه به پزشکان جوان
تأکید بر حمایت از ظرفیت‌های بومی امنیت سایبری
لزوم متناسب‌سازی مستمر آموزش علوم پزشکی با نیازهای نظام سلامت
تصویر/فراز مهم پیام رهبر انقلاب
۲ پهپاد لوکاس غنیمت گرفته شدهٔ دشمن آمریکایی توسط سپاه+عکس
آزمون وکالت کانون وکلای دادگستری ۱۴۰۵ با حضور ۱۰۱ هزار نفر برگزار شد
دانش‌آموزان ایران پای آرمان‌های انقلاب و دفاع از وطن ایستاده‌اند
اخذ مجوز استخدام ۹ معلم بازمانده حادثه دبستان شجره طیبه میناب
فوتبال از مدرسه تا تیم ملی؛ وعده تازه برای کشف استعداد در دانش‌آموزان
ایلان ماسک اسپیس ایکس و تسلا را ادغام می‌کند؟
ترامپ اورکل را وادار به عقب نشینی از قرارداد با تراشه ساز چینی کرد
تصمیم جدید وزارت علوم درباره درخواست دانشگاه‌ها برای ایجاد رشته جدید
با وجود تحریم‌ها، تجهیزات کوانتومی بومی در حال ساخت است
وام تحصیلی این دانشجویان ۵۰ درصد افزایش می‌یابد
تغییر و به‌روزرسانی ۵۰ تا ۷۰ درصدی رشته‌های کشاورزی
گوگل به مدارس هشدار داد
دختران ایرانی در جستجوی «خود»؛ هویت در میدان کشمکش سنت و مدرنیته
روز مبارزه با استکبار، روز به خاک مالیدن پوزه قلدران وحشی خواهد شد
قرآن از راز ماندگاری قدرت فرعون می‌گوید
آغاز کار نگارش جلد دوم مجموعه چهار جلدی «کربن‌شناسی»
آیا بانک‌ها برای خلق پول به مجوز فقهی نیاز دارند؟
مسجد باید میدان‌دار اصلی فعالیت‌های قرآنی جامعه شود
وام تحصیلی دانشجویان برتر، ممتاز و متأهل ۵۰ درصد افزایش می‌یابد
ثبت‌نام وام‌های تحصیلی و ودیعه مسکن متأهلی دانشجویان شروع شد
اعلام فهرست رشته‌های پذیرش مستقیم دستیاری تخصصی از بین پزشکان عمومی
وزیر علوم: پیوند دانش و فناوری، قدرت ملی را افزایش می‌دهد
مسئولیت شرعی والدین در قبال نیازهای فرزندان امروز چیست؟
موج جدید هک سوپرمارکت‌های اروپا
سرلشکر رضایی: ملت ایران شکست بزرگی را به ترامپ تحمیل کرد
واکنش کاخ سفید پس از شکست جمهوری‌خواهان در انتخابات میان‌دوره‌ای+عکس
شکار پهپادهای آمریکایی سوژه توییت سخنگوی سپاه+عکس
پاسخ صمیمانه فرمانده نیروی دریایی سپاه به نامه دختران جهادگر مازندرانی+عکس
بت ترامپ با شکست در جنگ با ایران ترک برداشت+عکس
زلزلهٔ ۳.۱ ریشتری در عمق ۱۵ کیلومتری زمین، بیرم فارس را لرزاند
انتخابات میان‌دوره‌ای آمریکا و ضربه سیاسی بزرگ به دونالد ترامپ
کنایه سفارت ایران در لندن به ترامپ پس از شکست انتخاباتی +عکس
تب هوش مصنوعی در شرکت‌ها هم داغ شد
علت فوت حمید علیدوستی چه بود؟
داروهایی که به نفع ویروس عمل می‌کند و سلامت بیمار را به خطر می‌اندازد
کشف یک جرم مرموز در لبه منظومه شمسی توسط اخترشناسان
تصویر روز ناسا از شب در سیاره‌ای وهم‌انگیز
کنجکاوی کودک تا کجا باید درباره تلفن همراه والدین پیش برود؟
کتاب صوتی «پل‌های مدیسون کانتی» منتشر شد
چرا از قهرمانان فقط مدال‌هایشان را می‌بینیم؟
کتاب «هم‌سفیر» منتشر شد
ستاره اسکندری پس از هفت سال به صحنه تئاتر بازمی‌گردد
کمبود جدی فضای آموزشی در مناطق حاشیه‌ای و پرتراکم شهری
دانش‌آموزان قرآنی شایسته قدردانی هستند
چرا سریال «روشنایی شب» با واکنش رسانه صهیونیستی مواجه شد؟
محدودیت دسترسی به اطلاعات اسلحه‌ها برای نوجوانان در چت جی پی تی
ثبت‌نام آزمون انتخاب حسابدار رسمی سال ١۴۰۵ آغاز شد؛ اعلام زمان آزمون
تسهیلات جدید برای قبولی‌های ارشد و دکتری از سوی وزارت علوم
نمرات مردودی دانشجویان ورودی ۱۴۰۲ به بعد در معدل کل محاسبه نمی‌شود
تفکیک مسیر ارتقای اساتید علوم انسانی از رشته‌های مهندسی و کشاورزی
امکان ویرایش معدل و سهمیه در آزمون کارشناسی ارشد علوم پزشکی فراهم شد
کلیداولیه آزمون دکتری تخصصی علوم پزشکی۱۴۰۵ منتشر شد
ثبت‌نام وام‌های تحصیلی و ودیعه مسکن متأهلی دانشجویان شروع شد
آزمون وکالت کانون وکلای دادگستری ۱۴۰۵ با حضور ۱۰۱ هزار نفر برگزار شد
اعلام فهرست رشته‌های پذیرش مستقیم دستیاری تخصصی از بین پزشکان عمومی
اهمیت آموزش اخلاق و رفتار حرفه‌ای در محیط دانشگاه به پزشکان جوان
وزیر علوم: پیوند دانش و فناوری، قدرت ملی را افزایش می‌دهد
وام تحصیلی این دانشجویان ۵۰ درصد افزایش می‌یابد
موج جدید هک سوپرمارکت‌های اروپا
مسئولیت شرعی والدین در قبال نیازهای فرزندان امروز چیست؟
دانش‌آموزان ایران پای آرمان‌های انقلاب و دفاع از وطن ایستاده‌اند
پاسخ صمیمانه فرمانده نیروی دریایی سپاه به نامه دختران جهادگر مازندرانی+عکس
تصویر/فراز مهم پیام رهبر انقلاب
۲ پهپاد لوکاس غنیمت گرفته شدهٔ دشمن آمریکایی توسط سپاه+عکس
لزوم متناسب‌سازی مستمر آموزش علوم پزشکی با نیازهای نظام سلامت
وام تحصیلی دانشجویان برتر، ممتاز و متأهل ۵۰ درصد افزایش می‌یابد
تصمیم جدید وزارت علوم درباره درخواست دانشگاه‌ها برای ایجاد رشته جدید
قرآن از راز ماندگاری قدرت فرعون می‌گوید
روز مبارزه با استکبار، روز به خاک مالیدن پوزه قلدران وحشی خواهد شد
دختران ایرانی در جستجوی «خود»؛ هویت در میدان کشمکش سنت و مدرنیته
زلزلهٔ ۳.۱ ریشتری در عمق ۱۵ کیلومتری زمین، بیرم فارس را لرزاند
آغاز کار نگارش جلد دوم مجموعه چهار جلدی «کربن‌شناسی»
بت ترامپ با شکست در جنگ با ایران ترک برداشت+عکس
کنایه سفارت ایران در لندن به ترامپ پس از شکست انتخاباتی +عکس
سرلشکر رضایی: ملت ایران شکست بزرگی را به ترامپ تحمیل کرد
شکار پهپادهای آمریکایی سوژه توییت سخنگوی سپاه+عکس
واکنش کاخ سفید پس از شکست جمهوری‌خواهان در انتخابات میان‌دوره‌ای+عکس
اخذ مجوز استخدام ۹ معلم بازمانده حادثه دبستان شجره طیبه میناب
تغییر و به‌روزرسانی ۵۰ تا ۷۰ درصدی رشته‌های کشاورزی
آیا بانک‌ها برای خلق پول به مجوز فقهی نیاز دارند؟
ترامپ اورکل را وادار به عقب نشینی از قرارداد با تراشه ساز چینی کرد
گوگل به مدارس هشدار داد
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.