ИИ-модель МГУ поможет искать вещества для разделения редкоземельных элементов
Нейросеть обучили на данных о связывании металлов с органическими молекулами, и она даёт прогнозы даже для металлов, которых не было в обучении. Модель помогает отбирать кандидатов для лабораторной проверки.
Исследователи Центра ИИ МГУ вместе с коллегами из Института искусственного интеллекта МГУ создали нейросеть, которая прогнозирует устойчивость комплексов металлов с органическими молекулами. Такие данные нужны при подборе веществ, которыми разделяют и извлекают металлы, в том числе при переработке отработавшего ядерного топлива. Работа опубликована в журнале The Journal of Chemical Physics.
Органические молекулы, способные связывать ионы металлов, называют лигандами. Устойчивость образующихся комплексов показывает, насколько равновесие в растворе смещено в сторону связанного состояния. Получать такие данные сложно: изучение актинидов ограничивают радиоактивность, стоимость и доступность образцов, а редкоземельные элементы трудно разделить из-за сходства их химических свойств. Точные квантово-химические расчёты требуют больших вычислительных затрат.
Авторы собрали базу экспериментальных констант устойчивости из международной базы NIST46 и научных публикаций, учитывая состав соединений, температуру и ионную силу раствора. На этих данных обучили графовую нейронную сеть, которая представляет молекулу как схему атомов и связей. Благодаря этому одна модель работает с комплексами разных металлов. Модель также проверили на металлах, сведения о комплексах которых полностью исключили из обучения: точность снизилась, но осталась достаточной для качественной оценки устойчивости. Она оценивает неопределённость своих прогнозов, что помогает отмечать менее надёжные расчёты. Выявленные зависимости, как сообщили авторы, согласуются с известными химическими закономерностями.
Артём Митрофанов, старший научный сотрудник Центра ИИ МГУ, объяснил подход:
Мы объединили сведения о разных металлах в одной модели, чтобы использовать общие закономерности их взаимодействия с органическими молекулами. Такой подход может помочь выбирать соединения для дальнейшей экспериментальной проверки.
Разработка может использоваться для предварительного отбора молекул, способных связывать редкоземельные элементы и актиниды. Исследование ограничено комплексами, где одному иону металла соответствует одна молекула лиганда, и ориентировано на водные растворы. Применение к другим составам и растворителям требует дальнейшей работы.
Комментарии
Пока никто не написал. Будьте первым.