.Computational model captures the elusive transition states of chemical reactions
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.Computational model captures the elusive transition states of chemical reactions
계산 모델은 파악하기 어려운 화학 반응의 전이 상태를 포착합니다
작성자: 매사추세츠 공과대학 MIT 화학자들은 반응물(가운데)과 생성물(오른쪽)의 구조가 주어지면 반응의 전이 상태 구조(왼쪽 구조)를 신속하게 예측할 수 있는 계산 모델을 개발했습니다. 크레딧: David W. Kastner DECEMBER 15, 2023
-화학 반응이 진행되는 동안 분자는 전이 상태(반응이 진행되어야 하는 되돌릴 수 없는 지점)에 도달할 때까지 에너지를 얻습니다. 이 상태는 너무 순간적이어서 실험적으로 관찰하는 것이 거의 불가능합니다. 이러한 전이 상태의 구조는 양자 화학을 기반으로 한 기술을 사용하여 계산할 수 있지만 이 과정은 매우 시간이 많이 걸립니다. MIT 연구진은 이제 기계 학습을 기반으로 이러한 구조를 몇 초 내에 훨씬 더 빠르게 계산할 수 있는 대체 접근 방식을 개발했습니다.
그들의 새로운 모델은 화학자가 연료나 약물과 같은 유용한 제품을 생성하기 위한 새로운 반응과 촉매를 설계하는 데 도움을 주거나 지구 생명체의 진화를 촉진하는 데 도움이 될 수 있는 자연 발생 화학 반응을 모델링하는 데 사용될 수 있습니다. "전이 상태 구조를 아는 것은 촉매 설계에 대해 생각하거나 방법을 이해하는 출발점으로서 정말 중요합니다.
자연 시스템 특정 변형을 실행합니다." MIT의 화학 및 화학 공학 부교수이자 이번 연구의 수석 저자인 Heather Kulik은 말합니다. Chenru Duan 박사 그는 오늘 Nature Computational Science에 실린 이 연구를 설명하는 논문의 주요 저자입니다. 코넬대학교 대학원생 Yuanqi Du와 MIT 대학원생 Haojun Jia도 이 논문의 저자입니다. 일시적인 전환 특정 화학 반응이 일어나려면 전이 상태를 거쳐야 하며, 이는 반응 진행에 필요한 에너지 임계값에 도달할 때 발생합니다. 화학 반응이 일어날 확률은 부분적으로 전이 상태가 형성될 가능성에 따라 결정됩니다. "전이 상태는 화학적 변형이 일어날 가능성을 결정하는 데 도움이 됩니다.
이산화탄소와 같이 원하지 않는 것이 많아 이를 a로 변환하고 싶은 경우 메탄올과 같은 유용한 연료, 전이 상태 및 이것이 얼마나 유리한지에 따라 반응물에서 생성물로 전환될 가능성이 결정됩니다." Kulik이 말합니다. 화학자들은 밀도 함수 이론으로 알려진 양자 화학 방법을 사용하여 전이 상태를 계산할 수 있습니다. 그러나 이 방법에는 엄청난 양의 컴퓨팅 성능이 필요하며 하나의 전환 상태만 계산하는 데 몇 시간 또는 며칠이 걸릴 수 있습니다. 최근 일부 연구자들은 머신러닝 모델을 사용하여 전이 상태 구조를 발견하려고 시도했습니다. 그러나 지금까지 개발된 모델에서는 두 개의 반응물을 서로에 대해 동일한 방향을 유지하는 단일 개체로 간주해야 합니다. 다른 가능한 방향은 별도의 반응으로 모델링되어야 하며, 이로 인해 계산 시간이 늘어납니다.
"반응물 분자가 회전하면 원칙적으로 회전 전후에 여전히 동일한 화학 반응이 일어날 수 있습니다. 그러나 전통적인 머신러닝 접근 방식에서는 모델이 이를 두 가지 다른 반응으로 간주합니다. 이로 인해 머신러닝 훈련이 훨씬 더 어려워지고 정확도도 떨어지게 됩니다.” 두안은 말한다. MIT 팀은 확산 모델로 알려진 모델 유형을 사용하여 서로에 대해 임의의 방향으로 두 개의 반응물을 나타낼 수 있는 새로운 계산 접근 방식을 개발했습니다.
이 모델을 통해 어떤 프로세스 유형이 가장 많이 발생하는지 알 수 있습니다. 특정 결과가 나올 가능성이 높습니다. 모델의 훈련 데이터로 연구원들은 9,000가지의 서로 다른 화학 반응. "모델이 이 세 가지 구조가 어떻게 공존하는지에 대한 기본 분포를 학습하면 새로운 반응물과 생성물을 제공할 수 있으며 해당 반응물 및 생성물과 쌍을 이루는 전이 상태 구조를 생성하려고 시도할 것입니다." 두안은 말한다.
연구원들은 이전에 본 적이 없는 약 1,000개의 반응에 대해 모델을 테스트하여 각 전이 상태에 대해 40개의 가능한 솔루션을 생성하도록 요청했습니다. 그런 다음 그들은 "신뢰 모델"을 사용했습니다. 어떤 상태가 발생할 가능성이 가장 높은지 예측합니다. 이러한 솔루션은 양자 기술을 사용하여 생성된 전이 상태 구조와 비교할 때 0.08옹스트롬(1억분의 1센티미터) 이내의 정확도를 보였습니다.
전체 계산 과정은 각 반응에 대해 단 몇 초 밖에 걸리지 않습니다. "기존 방법으로는 일반적으로 몇 개의 전이 상태를 생성하는 데 걸리는 시간에 수천 개의 전이 상태를 생성하는 것에 대해 실제로 생각하는 것으로 확장될 수 있다고 상상할 수 있습니다." 쿨릭은 말합니다. 모델링 반응 연구자들은 주로 상대적으로 적은 수의 원자(전체 시스템에 대해 최대 23개의 원자)를 가진 화합물과 관련된 반응에 대해 모델을 훈련했지만 더 큰 분자와 관련된 반응에 대해서도 정확하게 예측할 수 있다는 것을 발견했습니다.
"더 큰 시스템이나 효소에 의해 촉매되는 시스템을 살펴보더라도 원자가 재배열될 가능성이 가장 높은 다양한 유형의 방식을 꽤 잘 다루고 있습니다." 쿨릭은 말합니다. 연구원들은 이제 촉매와 같은 다른 구성 요소를 통합하기 위해 모델을 확장할 계획이며, 이를 통해 특정 촉매가 반응 속도를 얼마나 높이는지 조사하는 데 도움이 될 수 있습니다.
이는 특히 합성에 많은 화학적 단계가 포함될 때 의약품, 연료 또는 기타 유용한 화합물을 생성하기 위한 새로운 프로세스를 개발하는 데 유용할 수 있습니다. "전통적으로 이러한 모든 계산은 양자 화학으로 수행되었으며 이제 양자 화학 부분을 이 빠른 생성 모델로 대체할 수 있습니다." 두안은 말한다. 이런 종류의 모델을 적용할 수 있는 또 다른 잠재적인 응용 분야는 다른 행성에서 발견되는 가스 사이에서 발생할 수 있는 상호 작용을 탐색하거나 지구 생명체의 초기 진화 과정에서 발생했을 수 있는 간단한 반응을 모델링하는 것이라고 연구원들은 말합니다.
추가 정보: 객체 인식 등변 기본 반응 확산 모델을 사용한 정확한 전이 상태 생성, 자연 계산 과학(2023). DOI: 10.1038/s43588-023-00563-7 저널 정보: 자연계산과학 에 의해 제공 매사추세츠 공과대학
https://phys.org/news/2023-12-captures-elusive-transition-states-chemical.html
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메모 231216_1127, 1658 나의 사고실험 qpeoms 스토리텔링
보통물질은 분자적 화학식으로 표현된다. 이런 물질을 base.matter이라 정의한다면 그 화학식은 qpeoms.unit이론으로 분자의 밀도함수를 분해할 수 있다.
qpeoms.unit이론의 간보기로 간단한 기초적 보기1.을 이용하여 나의 주장을 간접증명할 수 있다.
보기1.
1)ems
00000000
00000000
00000000
00000000
2)oms.sum=msbase.4
04110613
14051203
15080902
01100716
3)oms.vix.a'n, oms.vixx(smola).am,value(n,m,v)
보기1.2)를 vix.a'.smola.a로 8등분 좌표분해하면 다음과 같이 정교한 분자식 밀도함수 분해식을 얻어낼 수 있다.
nm|v
0602|06=a'6a2(6)
0408|08
0307|05
0501|10
0105|02
0206|02
0703|01
물론, 복잡한 물질은 더 큰 규모의 msbase일 것이지만, 반드시 분해가능하다. 역으로, 복잡한 화학 반응의 순간적 전이 상태를 포착할 수 있다. 허허.
더 중요한 점은 원자를 이루는 쿼크와 글루온의 분자식 아원자 입자물질의 전이 상태에도 'qpeoms.bec.linear.world에서 적용될 수 있다'는거여. 어허.
Source 1.
The researchers trained the model primarily for reactions involving compounds with relatively small numbers of atoms (up to 23 atoms for the entire system), but found that it could also make accurate predictions for reactions involving larger molecules.
“Even when we look at larger systems or systems catalyzed by enzymes, we have a pretty good handle on the different types of ways in which atoms are most likely to rearrange.” Kulik says:
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Memo 231216_1127, 1658 My thought experiment qpeoms storytelling
Usually substances are expressed by molecular chemical formulas. If such a substance is defined as base.matter, its chemical formula can be decomposed into the density function of the molecule using the qpeoms.unit theory.
As an overview of the qpeoms.unit theory, I can indirectly prove my claim using simple basic example 1.
Example 1.
1)ems
00000000
00000000
00000000
00000000
2)oms.sum=msbase.4
04110613
14051203
15080902
01100716
3)oms.vix.a'n, oms.vixx(smola).am,value(n,m,v)
By decomposing Example 1.2) into 8 equal coordinates with vix.a'.smola.a, an elaborate molecular density function decomposition formula can be obtained as follows.
nm|v
0602|06
0408|08
0307|05
0501|10
0105|02
0206|02
0703|01
Of course, complex materials will be msbase on a larger scale, but are necessarily decomposable. Conversely, it can capture the instantaneous transition states of complex chemical reactions. haha.
More importantly, the molecular formula of quarks and gluons that make up atoms can also be applied to the transition state of subatomic particle matter in qpeoms.bec.linear.world. Uh huh.
Sample oms (standard)
b 0 a c f d 0000e0
0 0 0 a c 0 f00bde
0 c 0 f a b 000e0d
e 0 0 d 0 c 0b0fa0
f 0 0 0 e 0 b0dac0
d 0 f 0 0 0 cae0b0
0 b 0 0 0 f 0ead0c
0 d e b 0 0 ac000f
c e d 0 b a 00f000
a 0 b 0 0 e 0dc0f0
0 a c e 0 0 df000b
0 f 0 0 d 0 e0bc0a
sample qoms (standard)
0000000011=2,0
0000001100
0000001100
0000010010
0001100000
0101000000
0010010000
0100100000
2000000000
0010000001
sample pms (standard)
q0000000000
00q00000000
0000q000000
000000q0000
00000000q00
0000000000q
0q000000000
000q0000000
00000q00000
0000000q000
000000000q0
Sample oss.base (standard)
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzz
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca
.New ALICE measurements shed light on the dynamics of charm and beauty particles in quark-gluon plasma
새로운 ALICE 측정은 쿼크-글루온 플라즈마의 매력 입자와 미용 입자의 역학을 밝힙니다
작성자: CERN ALICE는 비정면 납-납 충돌을 분석하고 충돌 직후에 생성된 D 중간자("즉시" D 중간자)의 타원 흐름과 나중에 B 중간자 붕괴에서 생성되는 것("비-즉시" D 중간자)의 타원 흐름을 비교했습니다. - 프롬프트 "D 중간자). 크레딧: CERN DECEMBER 15, 2023
-LHC(Large Hadron Collider)에서 두 개의 납 이온이 충돌하면 쿼크와 글루온이 강입자라고 불리는 복합 입자 내부에 국한되지 않는 매우 뜨겁고 밀도가 높은 물질 상태가 생성됩니다. 쿼크-글루온 플라즈마로 알려진 이 입자 불덩어리는 빅뱅 이후 처음 수백만분의 1초 안에 우주를 채웠다고 믿어지며 빠르게 팽창하고 냉각됩니다.
-그런 다음 쿼크와 글루온은 강입자로 다시 변환되어 충돌 영역에서 입자 탐지기를 향해 날아갑니다. 두 개의 납 이온이 정면으로 충돌하지 않는 충돌에서 이온 사이의 중첩 영역은 각인을 남기는 타원형 모양을 갖습니다. 하드론의 흐름에. 이러한 타원 흐름의 측정은 쿼크-글루온 플라즈마를 연구하는 강력한 방법을 제공합니다.
최근 arXiv 사전 인쇄 서버에 게시된 논문에서 ALICE 공동 작업 특히 강력한 플라즈마 탐침인 무거운 쿼크를 포함하는 강입자의 타원 흐름에 대한 새로운 측정을 보고했습니다. 중이온 충돌로 생성된 쿼크-글루온 플라즈마의 대부분을 구성하는 글루온 및 가벼운 쿼크와는 달리, 무거운 매력과 뷰티 쿼크는 플라즈마가 형성되기 전 충돌의 초기 단계에서 생성됩니다. 따라서 그들은 팽창과 냉각에서부터 하드론으로의 변환에 이르기까지 전체 진화 과정에서 플라즈마와 상호 작용합니다.
-플라즈마 구성 요소와의 여러 상호 작용은 무거운 쿼크를 열 평형으로 가져옵니다. 쿼크의 질량에 반비례하는 시간 내에 매체를 사용합니다. 참 쿼크는 뷰티 쿼크보다 가볍기 때문에 뷰티 쿼크보다 매력 쿼크의 열화 시간은 더 짧고 열화 정도는 더 클 것으로 예상됩니다.
-플라즈마와 함께 열화되면 매력 쿼크는 매질의 라이트 쿼크와 결합하여 D 메손을 형성하고 뷰티 쿼크는 B 메손을 형성합니다(위 그림 참조). 이전 측정에서는 이러한 "프롬프트"의 타원 흐름이 다음과 같은 것으로 나타났습니다. 충돌 직후에 생성되기 때문에 D 중간자로 명명된 이 중간자는 가장 가벼운 하드론인 파이온만큼 강합니다. 매력 쿼크보다 뷰티 쿼크의 열화 시간이 더 길 것으로 예상되기 때문에 B 중간자의 타원 흐름은 프롬프트 D 중간자의 타원 흐름보다 약할 것으로 예측됩니다.
LHC의 Run 2 동안 발생한 비정면 리드-리드 충돌에 대한 최근 분석에서 ALICE 공동연구는 "비 프롬프트" 흐름을 측정하여 B 중간자의 타원 흐름을 측정했습니다. B 중간자가 붕괴하면서 생성되는 D 중간자. 분석의 핵심은 비 프롬프트 D 중간자의 붕괴 생성물을 프롬프트 중간자의 붕괴 생성물과 분리하고 D를 모방하는 많은 배경 입자 프로세스를 억제하는 기계 학습 기술을 채택하는 것이었습니다. 중간자 생성 및 붕괴 새로운 측정은 예상과 일치하여 비프롬프트 D 중간자의 타원 흐름이 프롬프트 대응의 타원 흐름보다 약하다는 것을 보여줍니다. 결과는 쿼크-글루온 플라즈마에서 뷰티 쿼크의 열화에 대한 새로운 시각을 제시하고 LHC Run 3의 데이터를 기반으로 하는 새로운 ALICE 측정의 길을 열어줍니다. ALICE가 이전 중이온 데이터 수집 기간에 기록한 총 충돌보다 40배 더 많은 충돌로, 2023년에 촬영된 납-납 충돌의 새로운 샘플을 통해 매력과 아름다움 입자의 흐름을 연구할 수 있습니다.
더 자세히 살펴보면 쿼크-글루온 플라즈마에서의 역학에 대해 더 자세히 밝힐 수 있습니다. 추가 정보: √sNN = 5.02 TeV에서 Pb-Pb 충돌의 비 프롬프트 D0-meson 타원 흐름 측정, arXiv(2023). DOI: 10.48550/arxiv.2307.14084 저널 정보: arXiv 에 의해 제공 CERN
https://phys.org/news/2023-12-alice-dynamics-charm-beauty-particles.html
https://home.cern/news/news/physics/charm-better-beauty-going-flow
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메모 2312160818 나의 사고실험 qpeoms 스토리텔링
쿼크-글루온 플라즈마로 알려진 이 입자 불덩어리는 qpeoms이다. 이는 빅뱅 이후 '처음 수백천억조분의 1초 안에 우주를 채웠다'고 믿어지며 빠르게 msbase.oss로 팽창하고 어느 임계점 lens.msbse.qoms.banc에 의해 냉각되었다. 허허.
-The collision of two lead ions at the Large Hadron Collider (LHC) creates a very hot and dense state of matter in which quarks and gluons are not confined inside composite particles called hadrons. These particle fireballs, known as quark-gluon plasmas, are believed to have filled the universe within the first millionths of a second after the Big Bang, and are rapidly expanding and cooling.
-The quarks and gluons are then converted back into hadrons and fly out of the collision zone towards the particle detector. In collisions where two lead ions do not collide head-on, the area of overlap between the ions has an oval shape that leaves an imprint. In the hadron flow. Measurements of these elliptical flows provide a powerful way to study quark-gluon plasmas.
In a paper recently published on the arXiv preprint server, the ALICE collaboration reported new measurements of elliptical flows of hadrons, especially those containing heavy quarks, which are powerful plasma probes. Quarks produced by heavy ion collisions - Gluons Unlike gluons and light quarks, which make up the majority of plasmas, heavy charm and beauty quarks are created in the early stages of collisions before the plasma is formed. Therefore, they interact with plasma during the entire evolution process, from expansion and cooling to transformation into hadrons.
-Multiple interactions with plasma components bring heavy quarks into thermal equilibrium. It uses the medium in a time that is inversely proportional to the mass of the quarks. Because charm quarks are lighter than beauty quarks, the degradation time of charm quarks is expected to be shorter and the degree of degradation greater than that of beauty quarks.
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Memo 2312160818 My thought experiment qpeoms storytelling
These particle fireballs, known as quark-gluon plasmas, are qpeoms. It is believed to have 'filled the universe within the first trillionth of a second' after the Big Bang, rapidly expanding to msbase.oss and cooling down to some critical point lens.msbse.qoms.banc. haha.
Sample oms (standard)
b 0 a c f d 0000e0
0 0 0 a c 0 f00bde
0 c 0 f a b 000e0d
e 0 0 d 0 c 0b0fa0
f 0 0 0 e 0 b0dac0
d 0 f 0 0 0 cae0b0
0 b 0 0 0 f 0ead0c
0 d e b 0 0 ac000f
c e d 0 b a 00f000
a 0 b 0 0 e 0dc0f0
0 a c e 0 0 df000b
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sample qoms (standard)
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sample pms (standard)
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Sample oss.base (standard)
zxdxybzyz
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cadccbcdc
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