来自线性缩放 DFT 和机器学习的溶解物-溶剂复合物的二维红外光谱学
1Department of Chemistry-Ångström Laboratory, Uppsala University, SE-75120 Uppsala, Sweden.
本研究介绍了一种混合量子力学/机器学习方法,用于模拟振动光谱. 这种方法能够准确,长时间的分子动力学模拟,克服传统的初始方法的局限性.
科学领域:
- 计算化学计算化学
- 频谱学是一种光谱学方法.
- 分子动力学分子动力学
背景情况:
- 二维红外 (2DIR) 光谱学揭示了超快的分子动态,特别是结.
- 精确的模拟溶解物-溶剂相互作用对于解释2DIR光谱至关重要.
- 最初的分子动力学 (AIMD) 提供了严格的模拟,但在计算上昂贵,限制了轨迹长度.
研究的目的:
- 开发一种计算效率高且准确的方法来模拟使用AIMD的振动光谱.
- 为了使分子动力学和键在纳米秒时间尺度上的研究.
- 在光谱模拟中绕过经验频率图的需求.
主要方法:
- 一种混合方法,将线性缩放密度函数理论 (LS-DFT) 与机器学习 (ML) 原子间潜力 (DeepMD) 结合起来.
- LS-DFT模拟生成参考数据 (能量,力,二极矩) 用于训练ML潜力.
- 即时的振动频率是从数值hessian计算出来的,双极是直接从电子密度学到的.
主要成果:
- 与纯粹的AIMD相比,ML潜力使得纳秒级分子动力学在显著降低的计算成本.
- 在甲醇中对N-甲基胺的模拟线性和2DIR光谱与实验数据有很好的一致性.
- 氨基酸I带的特征双层结构被准确地复制,验证了该方法的准确性.
结论:
- 开发的混合LS-DFT/ML框架为模拟振动光谱提供了一个实用而准确的路线.
- 这种方法为各种IR活性溶液和结系统提供了AIMD级的模拟.
- 它为研究复杂的分子相互作用和高准确度的动力学打开了新的可能性.
更多相关视频
10:03Proton Transfer and Protein Conformation Dynamics in Photosensitive Proteins by Time-resolved Step-scan Fourier-transform Infrared Spectroscopy
Published on: June 27, 2014
08:54Vibrational Spectra of a N719-Chromophore/Titania Interface from Empirical-Potential Molecular-Dynamics Simulation, Solvated by a Room Temperature Ionic Liquid
Published on: January 25, 2020
相关概念视频
IR Spectroscopy: Hooke's Law Approximation of Molecular Vibration
According to Hooke's law, the vibrational frequency is directly proportional to...
Applications of IR Spectroscopy: Overview
Two-Dimensional (2D) NMR: Overview
The first step is the preparation period, during which nucleus A is excited with a radiofrequency pulse....
IR Spectroscopy: Molecular Vibration Overview
Stretching vibrations are vibrational motions that occur along the bond line, changing the bond length or distance between two bonded atoms. They are further distinguished as symmetric or asymmetric. In symmetric stretching, the...
2D NMR: Overview of Homonuclear Correlation Techniques
COSY90 is the standard two-dimensional (2D) COSY experiment that...
UV–Vis Spectroscopy of Conjugated Systems
One of the factors influencing λmax is the extent of conjugation in...
