Solubility curves and nucleation rates from molecular dynamics for polymorph prediction – moving beyond lattice energy minimization
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Notice bibliographique
Résumé
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.
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Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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.
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score_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