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
شیوه پرداخت یارانه دانشجویی تغذیه اعلام شد
عدم امکان تمدید زمان انتخاب رشته محل پنجاهوسومین آزمون دستیاری پزشکی
در آغوش فرشتهها
تحصن ۳ روزه اعضای هیئتعلمی در اعتراض به بلاتکلیفی کدهای استخدامی
آغاز حضوری کلاسهای دانشگاه شریف از ۴ مهرماه
سرپرست دانشگاه ملی مهارت منصوب شد
دبیرشورای عالی انقلاب فرهنگی درگذشت آیتالله شبیری زنجانی را تسلیت گفت
نگاهی به زندگی آیت الله شبیری زنجانی؛ مجاهدت در مسیر رشد حوزه
روایت پدر آیت الله شبیری زنجانی از آثار منع زکات و قحطی زنجان
تعطیلی حوزه علمیه نجف در پی درگذشت آیتالله العظمی شبیری زنجانی
هشتاد و دومین شعبه خودرو۴۵ در ستارخان تهران افتتاح شد
صدرنشینی پژوهشگاه ملی سرطان جهاددانشگاهی در بین مراکز تحقیقات پزشکی
سازماندهی اطلاعات ۴۰ هزار پایاننامه ایرانیان خارج از کشور در ایرانداک
سرپرست پارک علم و فناوری فارس منصوب شد
دلتنگ لبخند آقای شهیدیم...
دلیل تأخیر در بازنگری نقشه جامع علمی از زبان دبیر شورای عالی انقلاب فرهنگی
دارویی که تمام نشانگرهای سرطان را از بین برد
بارش بیشتر باران باعث از بین رفتن خشکسالی میشود؟
اولین پرواز مداری «استارشیپ» به تعویق افتاد
تصویر وایرال شده از سرباز اوکراینی
اپل، سامسونگ و گوگل متهم به نقض پتنت صدای فضایی
۸۴ دانشآموز و ۱۸ معلم تهرانی در دو جنگ اخیر به شهادت رسیدند
تغییر کتابهای درسی پایه اول؛ از فارسی تا ریاضی
وزیر آموزش و پرورش: دریافت وجه هنگام ثبتنام مدارس دولتی ممنوع است
۱۵۰۷ فضای آموزشی در جنگ دچار آسیب شد
«دلیران» اولین مستندمسابقه برای کودکان است/ پخش از شبکه کودک
انیمیشن ایرانی «سفینه نجات» امیدبخش است
رونمایی از یک صدای گمشده در کنسرت سازهای ایرانی بنیاد رودکی
راویان جنگ رمضان در رادیو صبا تجلیل میشوند
نتایج المپیاد علمی دانشجویان علوم پزشکی کشور اعلام شد
فرصت مجدد شرکت در آزمون دکتری تخصصی و پژوهشی علوم پزشکی ۱۴۰۵ فراهم شد
برگزیدگان بیستمین دوره مسابقات ربوکاپ آزاد ایران معرفی شدند
اوپن ای آی هم هک شد
تأکید رئیس دانشگاه تهران و سفیر پاکستان بر تقویت دیپلماسی علمی
ورود بیش از ۷۵۰ هزار دانشجوی جدید به دانشگاهها در مقاطع مختلف
اعلام ۱۰ اولویت پژوهشی برای اتصال ریلی چین به اروپا از مسیر ایران
فراخوان اولویتهای پژوهشی و فناوری سازمان سنجش آموزش کشور منتشر شد
کلاسهای دانشگاههای غیردولتی غیرانتفاعی حضوری برگزار میشود
روایت ۲۰۰ شب استقامت تاریخی در ایران
«انسان و حیوان»؛ گفتگوی کشیشی مسیحی و روحانی مسلمان درباره اخلاق
آیا «الگوریتمها» ما را از نو می سازند!؟ چالش انسان عصر دیجیتال
لیگهای صنعتی ربوکاپ از سال آینده راه اندازی میشود
عرضه دستاوردهای شرکتهای دانشبنیان در نمایشگاه فناوریهای پیشرفته چین
تأکید بر پرورش نسلی دانا، اخلاقمدار و پاسخگو به نیازهای جامعه
هوش چینی در یک وب سایت دولتی آمریکا
نخستین اختراع کشور در زمینه سلول زیستی خورشیدی
امام حسن عسکری(ع) چگونه شیعه را برای عصر غیبت آماده کرد؟
روایتی از نخستین شاهدان تولد امام زمان(عج)؛ مهمترین اقدام امام عسکری
افزایش ۶۰ درصدی مشروطی دانشجویان پس از کرونا
مهلت مجدد ثبتنام آزمون کارشناسی ارشد گروه پزشکی ۱۴۰۵ از ۴ مهرماه
سال تحصیلی دانشگاهها از امروز آغاز شد
تصویر استاد شفیعی کدکنی روی دیوارنگاره میدان جهاد
آغاز ثبتنام نوزدهمین همایش جامع «انتخاب شریف»
رویدادها و اتفاقات، بحران نیستند؛ نحوه مواجهه میتواند بحرانساز باشد
یادداشت کمتردیدهشدهٔ رهبر شهید خطاب به جانبازان حزبالله جنایت پیجری
زمان بازگشایی خوابگاه دانشگاه الزهرا (س) اعلام شد
تمدید مهلت انتخاب رشته پذیرش بدون آزمون کاردانی به کارشناسی ۱۴۰۵
فرصت مجدد ثبت نام در پذیرش بدون آزمون کاردانی مهارتی ۱۴۰۵ فراهم شد
محتوای دروس معارف دانشگاهی براساس تحولات روز و جنگهای اخیر بازنگری میشود
نگرشی نو به حفظ قرآن در مدارس، محور چهارمین همایش ایدهپردازان قرآنی
وطندوستی در نگاه اسلام فضیلت است یا تعصب؟
تصویری از رهبر شهید در مراسم ۳۱۳ هزار نفری جانفدایان
حضور نمادین کاروان مراسم عروسی سیریک در رزمایش جانفدا
حضور مقتدرانه بانوان کلاهکج در رزمایش جانفدا
حضور خاخام اعظم جامعه یهودیان ایران در مراسم جان فدا
فراخوان ارسال مقالات به همایش اربعین در مکتب امام شهید
خبرنگار آمریکایی: گازوییل در فلوریدا و تگزاس تمام شده است+عکس
براساس قواعد فقهی تنظیم گری فضای مجازی ضروری است
نرخ اجارهبهای خوابگاههای دانشجویی در سال جدید اعلام شد+عکس
جانفدایان مسلح به شمشیر و کاتانا
دانشگاه مبعوث رستاخیز دانایی در امتداد غیرت ملی
برگزاری صد و نود و ششمین شب شعر طنز «در حلقه رندان»
فانوس دریایی ادبیات کودک؛ ۸۲ سالگی خالق قصههای مجید
رمزگشایی از یک مشکل رایج اجتماع؛چرا یکدیگر را به آسانی قضاوت می کنیم؟
ولادت امام حسن عسکری(ع) هیئت کجا برویم؟
فرماندار کالیفرنیا کلید قطع هوش مصنوعی ایجاد می کند
مصر حساب شبکه های اجتماعی کاربران زیر ۱۳ سال را ممنوع کرد
جمینای هم هکر شد
ویرایش جدید کتاب «امین زبان و ادب پارسی» منتشر شد
خاتمِ گمشده را باز بجو ای ایران! که بدان حلقه جهان زیر نگین ما بود
فرصت مجدد ثبت نام در پذیرش بدون آزمون کاردانی مهارتی ۱۴۰۵ فراهم شد
تمدید مهلت انتخاب رشته پذیرش بدون آزمون کاردانی به کارشناسی ۱۴۰۵
محتوای دروس معارف دانشگاهی براساس تحولات روز و جنگهای اخیر بازنگری میشود
مهلت مجدد ثبتنام آزمون کارشناسی ارشد گروه پزشکی ۱۴۰۵ از ۴ مهرماه
سال تحصیلی دانشگاهها از امروز آغاز شد
حمایت از فلسطین باعث حذف رپر مشهور شد
افزایش ۶۰ درصدی مشروطی دانشجویان پس از کرونا
از علیرضا طبایی «باید به آفتاب بگویم»
آغاز ثبتنام نوزدهمین همایش جامع «انتخاب شریف»
رویدادها و اتفاقات، بحران نیستند؛ نحوه مواجهه میتواند بحرانساز باشد
یادداشت کمتردیدهشدهٔ رهبر شهید خطاب به جانبازان حزبالله جنایت پیجری
معرفی بهترین برنامههای تلویزیونی ۲۰۲۶؛ «خلیج بیوه» ۱۴ جایزه امی برد
نوجوان را دستِ کدام کتاب بسپاریم؟
روایت رادیو تهران از دفاع مقدس؛ از مادران جنگ تا بدرقه فرزندان شهدا
غذا چگونه جایگاه اجتماعی و منزلت افراد را شکل میدهد؟
ادبیات پایداری روایتی مویرگی از زندگی است
حضور خاخام اعظم جامعه یهودیان ایران در مراسم جان فدا
تصویر استاد شفیعی کدکنی روی دیوارنگاره میدان جهاد
فیلم ۱۰۰ جشنواره ایدههاست، روایت فیلمسازان جوان از جنگ در بستر زندگی
ورود بیش از ۷۵۰ هزار دانشجوی جدید به دانشگاهها در مقاطع مختلف
فرصت مجدد شرکت در آزمون دکتری تخصصی و پژوهشی علوم پزشکی ۱۴۰۵ فراهم شد
تصویری از رهبر شهید در مراسم ۳۱۳ هزار نفری جانفدایان
زمان بازگشایی خوابگاه دانشگاه الزهرا (س) اعلام شد
چه کسی گفته است قهرمانها فقط در خط مقدم ساخته میشوند؟
دانشگاه مبعوث رستاخیز دانایی در امتداد غیرت ملی
نرخ اجارهبهای خوابگاههای دانشجویی در سال جدید اعلام شد+عکس
مدادهایی که بعد از تمام شدن، سبز میشوند
نتایج المپیاد علمی دانشجویان علوم پزشکی کشور اعلام شد
نگرشی نو به حفظ قرآن در مدارس، محور چهارمین همایش ایدهپردازان قرآنی
حضور نمادین کاروان مراسم عروسی سیریک در رزمایش جانفدا
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.