English version

Formularz logowania

zarejestruj się


Drukuj

W. Łużny, W. Czarnecki

Zastosowanie algorytmów genetycznych do modelowania struktury kryształów molekularnych (j. ang.)

Polimery 2014, nr 7-8, 542


DOI: dx.doi.org/10.14314/polimery.2014.542

Streszczenie

W przypadku złożonych cząsteczek organicznych bardzo często zdarza się, że dyfraktogram proszkowy ma tylko kilka refleksów krystalicznych i z tego powodu metody modelowania typu Rietvelda nie dają poprawnych wyników. W celu znalezienia modelu struktury, który pozwoli na obliczenie dyfraktogramu wykazującego dobrą zgodność z danymi doświadczalnymi, można zastosować jedną z technik tzw. sztucznej inteligencji. Metoda algorytmów genetycznych (GA) — szeroko stosowana do rozwiązywania rozmaitych problemów naukowych — jest jedną z takich technik. Nasz pomysł polegał na użyciu komórki elementarnej wraz z zawartymi w niej atomami jako osobnika (fenotypu) występującego w GA. Każdy taki osobnik reprezentuje przypadkową strukturę krystaliczną. Jego chromosom (genotyp) zawiera: stałe sieci a, b i c, kąty sieciowe a, b i g, oraz orientację cząsteczki względem osi krystalograficznych. Dla każdego osobnika obliczany jest jego dyfraktogram, który następnie zostaje porównany z danymi referencyjnymi. Idea ta wykorzystana została w napisanym przez nas programie CrystalFinder. W swojej obecnej wersji, program CrystalFinder jest w stanie poprawnie odtworzyć złożoną strukturę krystalograficzną prostego kryształu molekularnego, zbudowanego z molekuł zawierających do ok. dwudziestu atomów. Zwykle przeliczenie 200—300 pokoleń wystarcza do otrzymania dobrej zgodności pomiędzy dyfraktogramem referencyjnym, a dyfraktogramem uzyskanym dla najlepiej dostosowanego osobnika w populacji. Z przeprowadzonych obliczeń wynika, że algorytmy genetyczne mogą być zastosowane do modelowania struktury kryształów molekularnych i bardziej złożonych układów, zawierających również makrocząsteczki.


Słowa kluczowe: algorytmy genetyczne, kryształy molekularne, komputerowe modelowanie struktury krystalicznej

e-mail: Wojciech.Luzny@fis.agh.edu.pl

W. Łużny, W. Czarnecki (418.6 KB)
Zastosowanie algorytmów genetycznych do modelowania struktury kryształów molekularnych (j. ang.)