Версия для слабовидящих
AB INITIO нанореактор найдет оптимальные пути процесса Печать Email
Новости об инновациях
27.11.2014

Пирамидальное отображение сети взаимосвязанных реакций, приводящих к образованию целевого соединения. Пирамидальное отображение сети взаимосвязанных реакций, приводящих к образованию целевого соединения.

Исследователи разработали компьютерную модель, которая способна не только предсказать строение всех продуктов, образование которых возможно в эксперименте Миллера-Юри, но и определить все возможные химические реакции, в результате которых эти продукты могли сформироваться. Модель, получившая название «нанореактор» может оказаться полезной и для решения проблем с биогенезом, и может использоваться химиками для поиска процессов и механизмов, позволяющих увеличить эффективность работы топливных электроэлементов или разработать новые лекарственные препараты.

В 1952 году был проведен ставший классическим эксперимент Миллера-Юри, в котором симулировались гипотетические условия раннего периода развития Земли для проверки возможности химической эволюции.

Эксперимент Миллера-Юри считается одним из важнейших опытов в исследовании происхождения жизни на Земле. Первичный анализ, проведенный в 1952 году, показал наличие в конечной смеси 5 аминокислот. Однако более точное изучение продуктов, образовавшихся в эксперименте, результаты которого были опубликованы в 2008 году, показал, что

эксперимент привёл к образованию 22 аминокислот. В наши дни исследователи из Стенфорда считают, что они сделали еще один шаг к пониманию биогенеза, «перенеся» эксперимент Миллера-Юри в компьютерный алгоритм.

Нанореактор представляет собой виртуальную химическую лабораторию – перед его запуском пользователь должен ввести в компьютерную модель целевые продукты, исходные вещества, параметризовать давление и температуру, после чего запустить программу. После запуска динамическое состояние реакционной смеси определяется с применением алгоритмов ab initio, и эти алгоритмы позволяют предсказать, каким образом происходит перераспределение электронов в молекулах и промежуточно образующихся продуктов в ходе их сближения, какие интермедиаты и в соответствии с какими механизмами образуются.

Каждый «кадр» такого смоделированного мультфильма про жизнь и судьбу молекул можно записать и определить геометрические и электронные параметры реакционной смеси для ее состояния в определенный момент времени.

Как отмечает руководитель исследования, Тодд Мартинес (Todd Martinez), квантовохимический нанореактор позволяет достаточно легко определить, какие реакции имеют наибольшее значение в получении того или иного продукта.

В новом алгоритме используется гибридный подход, включающий квантово-химические расчеты и самообучение алгоритма, позволяющее обнаружить все возможные пути к «цели», причем алгоритм может «нащупать» такие процессы и механизмы, которые ранее не были известны.

Обычно изучение возможных путей протекания химических реакций проводится с бумагой и ручкой, с помощью которых химик записывает возможные перемещения атомов и электронной плотности, однако из-за растущего дерева вероятности реализации различных вариантов такого движения такой классический подход ограничивается изучением систем, содержащих небольшое количество атомов, и может занимать большое время.

«Нанореактор», работающий на обычном компьютере, может делать предсказания для динамических систем, образованных несколькими сотнями атомов, при этом на получение результатов уходит всего несколько часов.

Источник - http://www.nanonewsnet.ru/news/2014/ab-initio-nanoreaktor-naidet-optimalnye-puti-protsessa

 

Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта