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Enregistrement W4414300306 · doi:10.26434/chemrxiv-2025-tn0rh

Rapid prediction of adsorbate probability distributions in metal-organic frameworks using graph neural networks

2025· preprint· en· W4414300306 sur OpenAlexafffund
Jake Burner, Olivier Marchand, Rosa Cicciarella, Marco Gibaldi, Tom K. Woo

Notice bibliographique

RevueChemRxiv · 2025
Typepreprint
Langueen
DomaineNeuroscience
ThématiqueBrain Tumor Detection and Classification
Établissements canadiensUniversity of Ottawa
Organismes subventionnairesTotalNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaMitacsAlliance de recherche numérique du CanadaUniversity of Ottawa
Mots-clésMaxima and minimaAPDSArtificial neural networkMaximaPorous mediumProbability distributionGraph

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Metal-organic frameworks (MOFs) are porous crystalline materials assembled from inorganic nodes and inorganic linkers. These materials have garnered significant interest for gas separation and storage applications, particularly because of their porosity and their tunability due to their massive design space. However, navigating such a massive design space poses significant challenges. Atomistic simulation techniques have been applied to accelerate discovery and design of MOFs for various applications. A key property obtained from these simulations is the adsorbate probability distribution (APD). An APD maps the probability of finding an adsorbate molecule in the pore of a MOF at a given temperature and pressure, whose maxima correspond to free energy minima (i.e., binding sites). While APDs and binding sites are not easily accessible experimentally, their generation via simulation is tractable. However, high-throughput generation of APDs still requires long simulation times to converge. A machine learning (ML) model to predict APDs would enable the use of this property in data-driven pipelines to identify high performing materials or binding sites. To date, nobody has attempted to apply ML to the prediction of APDs or binding sites of MOFs. In this work, we present DeepAPD – a ML model which predicts APDs at a given temperature and pressure. As an initial proof of concept, the model has been trained on simple spherical adsorbates such as CH4 and Xe. DeepAPD was found to generate APDs of MOFs at a speedup factor of >105 in comparison to GCMC. An in-depth discussion of training strategies and dataset size/composition on model performance is presented. It was found that the APDs obtained by ML were sufficiently accurate to get a reliable estimation of binding sites in MOFs, particularly binding sites which have high probability. Finally, the transferability of the ML models was investigated by evaluating the performance of the GNN model on a dataset of experimentally characterized MOFs. We have also implemented the DeepAPD inference code into our binding site identification algorithm to facilitate an end-to-end MOF to binding site prediction. Future work will extend these models to more complex guests such as CO2, N2, and H2O.

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)0,000
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: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,028
Score d'incertitude au seuil0,056

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
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 Opus0,054
Tête enseignante GPT0,273
Écart entre enseignants0,219 · 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

Citations0
Publié2025
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Résumé présentoui

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