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Enregistrement W2585463891 · doi:10.1039/c6cp07181c

Solubility curves and nucleation rates from molecular dynamics for polymorph prediction – moving beyond lattice energy minimization

2017· article· en· W2585463891 sur OpenAlexaff
conor parks, Andy Koswara, Frank DeVilbiss, Hsien‐Hsin Tung, Nandkishor K. Nere, Shailendra Bordawekar, Zoltán K. Nagy, Doraiswami Ramkrishna

Notice bibliographique

RevuePhysical Chemistry Chemical Physics · 2017
Typearticle
Langueen
DomaineMaterials Science
ThématiqueCrystallization and Solubility Studies
Établissements canadiensProcess Research Ortech (Canada)
Organismes subventionnairesAbbViePurdue UniversityNational Science Foundation
Mots-clésNucleationMolecular dynamicsLattice energySolubilityEnergy minimizationLattice (music)ThermodynamicsMaterials scienceStatistical physicsChemical physicsChemistryComputational chemistryPhysical chemistryCrystallographyPhysicsCrystal structure

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Current polymorph prediction methods, known as lattice energy minimization, seek to determine the crystal lattice with the lowest potential energy, rendering it unable to predict solvent dependent metastable form crystallization. Facilitated by embarrassingly parallel, multiple replica, large-scale molecular dynamics simulations, we report on a new method concerned with predicting crystal structures using the kinetics and solubility of the low energy polymorphs predicted by lattice energy minimization. The proposed molecular dynamics simulation methodology provides several new predictions to the field of crystallization. (1) The methodology is shown to correctly predict the kinetic preference for β-glycine nucleation in water relative to α- and γ-glycine. (2) Analysis of nanocrystal melting temperatures show γ- nanocrystals have melting temperatures up to 20 K lower than either α- or β-glycine. This provides a striking explanation of how an energetically unstable classical nucleation theory (CNT) transition state complex leads to kinetic inaccessibility of γ-glycine in water, despite being the thermodynamically preferred polymorph predicted by lattice energy minimization. (3) The methodology also predicts polymorph-specific solubility curves, where the α-glycine solubility curve is reproduced to within 19% error, over a 45 K temperature range, using nothing but atomistic-level information provided from nucleation simulations. (4) Finally, the methodology produces the correct solubility ranking of β- > α-glycine. In this work, we demonstrate how the methodology supplements lattice energy minimization with molecular dynamics nucleation simulations to give the correct polymorph prediction, at different length scales, when lattice energy minimization alone would incorrectly predict the formation of γ-glycine in water from the ranking of lattice energies. Thus, lattice energy minimization optimization algorithms are supplemented with the necessary solvent/solute dependent solubility and nucleation kinetics of polymorphs to predict which structure will come out of solution, and not merely which structure has the most stable lattice energy.

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)0,004
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: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,004
Score d'incertitude au seuil0,007

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,004
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 savante0,0010,002
Science ouverte0,0010,001
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 Opus0,013
Tête enseignante GPT0,258
Écart entre enseignants0,246 · 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
GenreEmpirique

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

En bref

Citations33
Publié2017
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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