توقع الهيكل البلوري عبر تحسين سرب الجسيمات

لقد طورنا طريقة لتوقع الهيكل البلوري من "الصفر" من خلال خوارزمية تحسين سرب الجسيمات (PSO) ضمن المخطط التطوري. تقنية PSO تختلف عن الخوارزمية الجينية وقد تجنبت بوضوح استخدام مشغلات التطور (مثل، التهجين والطفرة). تعتمد الطريقة على تقليل عالمي فعال لأسطح الطاقة الحرة من خلال دمج حسابات الطاقة الكلية عبر تقنية PSO وتحتاج فقط إلى التراكيب الكيميائية لمركب معين للتنبؤ بالهياكل المستقرة أو الميتاستابية في ظل ظروف خارجية معينة (مثل، الضغط). تم تنفيذ معلمة هيكل هندسي مصممة خصيصًا تسمح بالقضاء على الهياكل المتشابهة أثناء تطور الهيكل لتعزيز كفاءة البحث عن الهياكل. لقد قللت تطبيق تقنية حجم الوحدة الخلوية المتغيرة بشكل كبير من تكاليف الحوسبة. علاوة على ذلك، فإن القيود المفروضة على التماثل في توليد الهياكل تعزز إدراك هياكل متنوعة، مما يؤدي إلى تقليل كبير في مساحة البحث والمتغيرات التلقائية، وبالتالي تسريع تقارب الهيكل العالمي. لقد تم تطبيق خوارزمية PSO بنجاح على توقع العديد من الأنظمة المعروفة (مثل، المركبات العنصرية والثنائية والثلاثية) مع بيئات الربط الكيميائية المتنوعة (مثل، الربط المعدني، الأيوني، والتساهمي). إن معدل النجاح العالي يوضح موثوقية هذه المنهجية ويعكس وعد PSO كتقنية رئيسية في تحديد الهياكل البلورية.