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日本理化所利用量子化學機器學習_熒光分子合成成

放大字體  縮小字體 發布日期:2022-12-01 00:56:14    作者:葉政坤    瀏覽次數:64
導讀

感謝 王蕙蓉日本理化學研究所(RIKEN)化學家展示了一種新型分子設計策略,通過結合機器學習和量子化學方法,制造了六種熒光化合物。新得分子設計方法預測了8種化合物會發出熒光,其中6個在紫

感謝 王蕙蓉

日本理化學研究所(RIKEN)化學家展示了一種新型分子設計策略,通過結合機器學習和量子化學方法,制造了六種熒光化合物。

新得分子設計方法預測了8種化合物會發出熒光,其中6個在紫外線照射下會發出熒光(圖中顯示了5個),包括一種以前沒有報道過得化合物(未在圖中顯示),支持來自日本理化學研究所(RIKEN)

在熒光分子實驗中,前述方法合成目標分子成功率達75%,有望大幅節省在實驗室中制造和測試化合物得時間。

傳統得分子設計方法是先從一個性能接近理想得分子開始,然后通過實驗,反復試錯來改進分子。這樣得方法不僅耗時,并且存在偶然性,無法保證最終得到得分子就是可靠些分子。

長期以來,化學家一直想要扭轉前述情況。他們希望能夠從期望得分子特性出發,搜索所有可能得分子,并找到符合要求得分子。但可獲得得數據中,僅包含所有分子得極小一部分。

支持來自《科學進展》(Science Advances)

此次,日本理化學研究所高級智能項目中心Masato Sumita和同事展示了一種新得策略,使搜索全部分子成為可能,并且不需要單獨制造每種化合物。相關成果發表在《科學進展》(Science Advances)。

前述團隊使用了一種全新得分子發生器,其利用機器學習來根據所需特性,給出可用分子得建議。然后,通過執行量子化學計算得模擬器來預測分子特性,并在指定計算時間內循環重復這些步驟,以找到符合條件得分子。

熒光分子生成得工作流程,支持來自論文

為了證明前述方法是否有效,研究小組通過該方法來尋找能發出肉眼可見波長熒光得分子。經過五天得數字運算,計算機得出了3600多個候選分子。團隊挑選了其中八種進行合成,發現其中六種是熒光得,其中包括一種從未報道過得熒光化合物。

“這是首次將新分子發生器與量子化學計算相結合,以用于發現熒光分子。”日本理化學研究所化學家Masato Sumita說道,“我對這種方法得高成功率感到非常驚訝。當我們在實驗室進行分子合成時,8個候選分子中有75%發出了熒光。”

日本理化學研究所高級智能項目中心化學家Masato Sumita,支持來自日本理化學研究所(RIKEN)

尋找熒光分子是對前述方法得嚴格測試。因為與光吸收等更簡單得分子性質不同,熒光是一種光致發光得冷發光現象,包含多步驟得過程,因此很難從分子結構上進行預測。

未來,前述團隊打算將機器學習和量子化學相結合得新方法,應用到研究其他化學性質上,并試圖用其同時優化多種化學特性。

:李躍群

校對:張艷

 
(文/葉政坤)
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