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
پرفروشترین کتابهای نمایشگاه مجازی کتاب هفتم مشخص شدند
خانم خبرنگار: نقد کتاب گمشده امروز رسانههاست
جامعه ایرانی با تکیه بر دینداری و مقاومت سرمایهای عظیم برای کشور است
آیتالله رشاد: فهم معارف ولایت، توفیقی از جانب خداست
استاد داوری اردکانی: بود و نبود فلسفهای که با نظم زندگی در هماهنگی نباشد، یکی است
بازخوانی و تحلیل پیامهای رهبر انقلاب در دانشگاه آزاد اسلامی
مهلت ثبتنام کارشناسی ارشد پردیس بینالمللی دانشگاه امیرکبیر تمدید شد
احتمال تغییر در تقویم آموزشی دانشگاهها برای مدیریت بحران انرژی قوت گرفت
ایران با ارتقای دو پلهای در رتبه ۶ جهانی مدارک علمی پراستناد قرار گرفت
برنامه کامل زمان بندی آزمونهای سال ۱۴۰۵ اعلام شد
اعتراف به ضعفهای کاخ سفید در دوران بایدن در کتاب خاطرات همسرش
چگونه یک بنای ایرانی، معماری غرب را دگرگون کرد؟
در اینجا کتابها بیشتر از اسباببازی فروش رفتند
استوری پرواز همای به یاد شهدای جنگ رمضان
تصویر دیده نشده از شهید نصرالله و سپهبد سلامی و محمد پاکپور
«دولتشهر تنها»، خرده روایت هایی از روستاهای کردنشین و محله های تهران
شاهنامه چگونه سیستم ایمنی جامعه ایرانی را تقویت میکند؟
وزیر ارشاد: تجمعات خیابانی اکسیر شجاعت مردم ایران را تکثیر کرد
کاظمی: پیشنهادات تاثیر قطعی معدل در کنکور به شورای عالی انقلاب فرهنگی ارائه شد
وزیر آموزش و پرورش: نهضت عدالت آموزشی فقط مدرسهسازی نیست
امسال تمامی مراحل ثبت نام دانش آموزان غیرحضوری انجام میشود
امتحانات پایههای اول تا دهم از امروز آغاز میشود
محکومیت ۱۲ میلیاردی فرزاد فرزین باطل شد
عروسی خون در «کشتارگاه» را ببینید
بازدیدهای به وقت ایران ۱۰ میلیونی شد
زمان دقیق برگزاری کنکور سراسری و ارشد ۱۴۰۵ اعلام شد
مدل جدید چت جی پی تی تبدیل به سلاح بانک های ژاپنی در مقابل هکرها شد
میز مطالعات اجتماعی جنگ در وزارت علوم تأسیس شد
بازگشت تدریجی به محیطهای دانشگاهی آغاز شد
وطندوستی در ذهنیت ایرانی اصل مسلم است
«بچه مردم» به جشنواره زلین جمهوری چک میرود
«صبح روز چهلم» روی آنتن میرود؛ روایتی از جنگ رمضان
مستند «عروس لبنان» آماده نمایش شد
از تثبیت اجاره بهای سالنهای کنسرت چه خبر؟
رابرت دنیرو دوباره برای اسکورسیزی بازی میکند
توزیع ۳۰ هزار وعده غذایی میان زائران در حرم حضرت عباس(ع)
تمدید ثبت نام در مرحله دوم آزمون دکتری ۱۴۰۵ در دانشگاه علامه
آخرین مهلت پذیرش دکتری استادمحور بدون آزمون دردانشگاه علم و صنعت ایران
اینستاگرام، فیس بوک و واتساپ پولی میشوند؟
ساعت ۱۲ امشب آخرین فرصت ثبت نام در کنکور ۱۴۰۵
فیلم کوتاه «تامینا» روایت انسان های گرفتار انتخاب
فرماندهی رهبر شهید در بحرانها چگونه بود؟
از شروع «طوفان» با بازی کنت برانا تا اجرای نمایشی جدید در کاخ هنر
احیای موزه هنرهای معاصر اهواز با رویداد «سرزمین خورشید»
«آدابالحرب و الشجاعه»، نثری استوار از عشق به صلح و آیین جنگ
آزمون جایگزین دانشآموختگان پزشکی خارج از کشور برگزار شد
گوگلپلی و اپاستور در دسترس قرار گرفت
منع ثبت نام در کنکور ۱۴۰۵ برای ۳ گروه از داوطلبان
ظرفیت ۶۸۰ نفری برای فلوشیپ پزشکی
اعلام نتایج نهایی آزمون دستیاری فوق تخصصی پزشکی
توضیح وزیر علوم درباره حضوری شدن کلاسها و امتحانات دانشگاهها
کلاس های تحصیلات تکمیلی دانشگاه تهران حضوری شد
معرفی۱۳۶مؤسسه غیرمجاز اعزام دانشجو به مراجع قضایی
عید قربان؛ تجلی بندگی و عبور از تعلقات در مکتب ادیان ابراهیمی
به مناسبت عید قربان: حیات معنوی انسان بدون ایثار امکانپذیر نیست
برگزاری پویش یکماهه حفظ سوره فتح در آستانه ماه محرم
جشنواره تورنتو به استقبال «اودیسه» نولان میرود
کارگردان و عضو خانه تئاتر دچار حادثه شد
شکوه دعای امروز عرفه در مسجد مقدس جمکران
متن تشکر سید مجید موسوی از مهدی رسولی+عکس
پیرمرد بیرجرندی در اوج طوفان پرچم ایران را بر زمین نینداخت
«تیرانداز زبردست» با استقبال کودکان و نوجوانان به چاپ دوم رسید
تارا و رؤیای داشتن یک تلفن همراه شخصی
رمان «فرار از زنگ ورزش» برای نوجوانان منتشر شد
قصه گویی یک اسباببازی ارزان اما اثرگذار برای کودکان
ارسطوی پایتخت با یک سریال جدید به شبکه یک آمد
جناب خان و الیکا عبدالرزاقی به آنتن تلویزیون برگشتند
اسلامهراسی علیه زنان محجبه در اروپای سال ۲۰۲۵ افزایش یافته است
عدالت و پیشرفت در نگاه شهید لاریجانی چگونه بود؟
بازتاب گسترده پیام رهبر انقلاب به مناسبت برگزاری حج در رسانههای بین المللی
شرایط تغییر مدرسه در مرداد و شهریور اعلام شد
درخواست رئیس جمهور: زمینه حضور اساتید برجسته برای انتقال آموزشهای نوین فراهم شود
آییننامه «توسعه مشارکتهای مردمی از طریق تشکیل هیئت امنا در مدارس دولتی» تصویب شد
آگهی/ خرید قسطی طلای آب شده تا سقف ۱۰۰ میلیون تومان از وال گلد
این دعای عرفه را بخوانید تا ببینید چرا پدران ما قرنهاست حسین حسین (ع) میگویند
روزه گرفتن در روز عرفه چه حکمی دارد؟
توصیه آیت الله جوادی آملی برای انجام این عمل در روز عرفه
از ظهر تا غروب عرفه؛ این ساعتها را از دست ندهید
آمار ثبت نام در کنکور ۱۴۰۵ به حدود یک میلیون نفر رسید
جریمه چند میلیون دلاری و سنگین در انتظار گوگل در اروپا
آگهی/ خرید قسطی طلای آب شده تا سقف ۱۰۰ میلیون تومان از وال گلد
منع ثبت نام در کنکور ۱۴۰۵ برای ۳ گروه از داوطلبان
ساعت ۱۲ امشب آخرین فرصت ثبت نام در کنکور ۱۴۰۵
به مناسبت عید قربان: حیات معنوی انسان بدون ایثار امکانپذیر نیست
ظرفیت ۶۸۰ نفری برای فلوشیپ پزشکی
اعلام نتایج نهایی آزمون دستیاری فوق تخصصی پزشکی
جشنواره تورنتو به استقبال «اودیسه» نولان میرود
۵۰ برج فناوری احداث میشوند: ۳ دانشگاه پایلوت زیست بومی نوآوری میشود
توضیح وزیر علوم درباره حضوری شدن کلاسها و امتحانات دانشگاهها
آخرین مهلت پذیرش دکتری استادمحور بدون آزمون دردانشگاه علم و صنعت ایران
معرفی۱۳۶مؤسسه غیرمجاز اعزام دانشجو به مراجع قضایی
از ظهر تا غروب عرفه؛ این ساعتها را از دست ندهید
عید قربان؛ تجلی بندگی و عبور از تعلقات در مکتب ادیان ابراهیمی
کارگردان و عضو خانه تئاتر دچار حادثه شد
روزه گرفتن در روز عرفه چه حکمی دارد؟
آمار ثبت نام در کنکور ۱۴۰۵ به حدود یک میلیون نفر رسید
توصیه آیت الله جوادی آملی برای انجام این عمل در روز عرفه
آزمون جایگزین دانشآموختگان پزشکی خارج از کشور برگزار شد
عدالت و پیشرفت در نگاه شهید لاریجانی چگونه بود؟
شرایط تغییر مدرسه در مرداد و شهریور اعلام شد
این دعای عرفه را بخوانید تا ببینید چرا پدران ما قرنهاست حسین حسین (ع) میگویند
کلاس های تحصیلات تکمیلی دانشگاه تهران حضوری شد
بازگشت تدریجی به محیطهای دانشگاهی آغاز شد
جریمه چند میلیون دلاری و سنگین در انتظار گوگل در اروپا
درخواست رئیس جمهور: زمینه حضور اساتید برجسته برای انتقال آموزشهای نوین فراهم شود
شکوه دعای امروز عرفه در مسجد مقدس جمکران
برگزاری پویش یکماهه حفظ سوره فتح در آستانه ماه محرم
صفحه اینترنت پرو از سایت همراه اول حذف شد+عکس
زمان دقیق برگزاری کنکور سراسری و ارشد ۱۴۰۵ اعلام شد
اسلامهراسی علیه زنان محجبه در اروپای سال ۲۰۲۵ افزایش یافته است
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.