(Invited) Using Computational High-Throughput Screening and Machine Learning for the Data Design of High Performance Nanoporous Materials
Notice bibliographique
Résumé
Metal organic frameworks (MOFs) are a diverse class of materials built from organic and inorganic building units that can self assemble to form nanoporous frameworks. The hallmark feature of MOFs is the potential to tune the materials for any given application, which arises from the seemingly endless number of combinations of building units one can construct the materials from. To overcome this combinatorial design challenge we have developed a number of in silico screening tools and applied it to the development of new materials for gas separation processes such as post-combustion CO 2 capture. First we have constructed a database of millions hypothetical materials using a novel structure spawning algorithm in which MOF structures can be generated from any topological periodic net (~1800 are experimentally known). Using molecular simulation techniques, we have screened the hypothetical materials for their gas adsorption properties, which provides the locations of the guest-host binding sites in each material. From the best performing materials, a similarity analysis was performed on over 100,000 binding sites to determine if the best performing materials share any common features in their binding sites. For the application of post-combustion CO 2 capture, we found that two aromatic rings separated by 7.2 Ang provide an ideal, hydrophobic binding pocket that selectively adsorbs CO 2 . Our experimental collaborators were then able to synthesize 2 new MOFs with the targeted binding pockets and experimentally confirm that CO 2 binds in them as predicted. To date these MOFs are amongst the best materials for selective CO 2 capture under realistic humid combustion gas streams. Time permitting, we will also present how we have used deep learning models of nanoporous materials to rapidly predict the low-pressure adsorption properties of MOFs. Under these conditions, the chemistry of the pores is important and the geometric features such as the pore size, are not good predictors of the performance of the materials. Using a distance-between-features descriptor that accounts for the local chemistry of the materials, we have been able to develop accurate models that can predict the adsorption properties of nanoporous materials. Models were trained and tested on large, diverse databases of over 330,000 MOFs giving correlation R 2 values on the test sets of >0.95, while geometric features provide R 2 values of 0.71.
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 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 | 0,004 | 0,002 |
| 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 | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| 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.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».