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计算成本减半,化学反应发现工具ChemOntology将人类直觉「编码」到系统中,加速反应路径搜索
3 6 Ke· 2025-12-24 07:47
化学反应机理不仅揭示物质转化的内在规律,也为高效催化剂设计、绿色合成路径开发等工业应用提供关键依据。而要解析反应机理,离不开一项关键的 计算技术——反应路径搜索,即通过在势能面(PES)上定位局部极小值与反应中间体,帮助人们描绘出反应的真实路径。 长期以来,计算化学家主要依赖内禀反应坐标(IRC)方法,通过生成有限构型来探索反应机理。然而,这种传统做法存在明显局限,往往受研究者预设 路径的约束,容易遗漏非常规的反应通道,从而可能错过潜在的替代机理。 随着人工力诱导反应(AFIR)等自动化方法的发展,无偏见的反应路径搜索成为可能。这类方法将反应路径视为由「节点」连接而成的网络,通过迭代 生成新构型,对反应可能性进行系统性探索,从而为发现未知反应机理打开了新窗口。 然而,自动化路径搜索并非完美方案。大量构型的能量计算带来了高昂成本,而构象变化对机理研究的必要性,更进一步加剧了计算负担。尽管半经验方 法、机器学习势函数等手段可部分降低成本,但能量预测的偶然失准仍可能影响路径搜索的可靠性。 化学本体论作为一种「知识结构化工具」,为突破上述瓶颈提供了新思路。它通过实体、属性、关系与规则的标准化定义,将零散的化学知识组织 ...