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Enregistrement W1990962036 · doi:10.1063/1.4817662

Modeling electron density distributions from X-ray diffraction to derive optical properties: Constrained wavefunction versus multipole refinement

2013· article· en· W1990962036 sur OpenAlexaff
Daniel D. Hickstein, Jacqueline M. Cole, Michael J. Turner, Dylan Jayatilaka

Notice bibliographique

RevueThe Journal of Chemical Physics · 2013
Typearticle
Langueen
DomaineMaterials Science
ThématiqueCrystal Structures and Properties
Établissements canadiensUniversity of New Brunswick
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésMultipole expansionWave functionElectronPhysicsDiffractionElectron densityComputational physicsChemistryQuantum mechanics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The rational design of next-generation optical materials requires an understanding of the connection between molecular structure and the solid-state optical properties of a material. A fundamental challenge is to utilize the accurate structural information provided by X-ray diffraction to explain the properties of a crystal. For years, the multipole refinement has been the workhorse technique for transforming high-resolution X-ray diffraction datasets into the detailed electron density distribution of crystalline material. However, the electron density alone is not sufficient for a reliable calculation of the nonlinear optical properties of a material. Recently, the X-ray constrained wavefunction refinement has emerged as a viable alternative to the multipole refinement, offering several potential advantages, including the calculation of a wide range of physical properties and seeding the refinement process with a physically reasonable starting point. In this study, we apply both the multipole refinement and the X-ray constrained wavefunction technique to four molecules with promising nonlinear optical properties and diverse structural motifs. In general, both techniques obtain comparable figures of merit and generate largely similar electron densities, demonstrating the wide applicability of the X-ray constrained wavefunction method. However, there are some systematic differences between the electron densities generated by each technique. Importantly, we find that the electron density generated using the X-ray constrained wavefunction method is dependent on the exact location of the nuclei. The X-ray constrained wavefunction refinement makes smaller changes to the wavefunction when coordinates from the Hartree-Fock-based Hirshfeld atom refinement are employed rather than coordinates from the multipole refinement, suggesting that coordinates from the Hirshfeld atom refinement allow the X-ray constrained wavefunction method to produce more accurate wavefunctions. We then use the experimentally derived wavefunctions to calculate the molecular dipole moment, polarizability, hyperpolarizability, and refractive index and show that these are in good agreement with the values calculated using ab initio methods. Thus, this study shows that experimental wavefunctions can be reliably generated from X-ray diffraction datasets, and that optical properties can be reliably calculated from these wavefunctions. Such a concerted interplay of experiment and computation via the X-ray constrained wavefunction refinement stands to enable the molecular engineering of tailor-made next-generation optical materials.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,009
Score d'incertitude au seuil0,018

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,023
Tête enseignante GPT0,231
Écart entre enseignants0,208 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreMéthodes

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations39
Publié2013
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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