Predicting antimicrobial activity of conjugated oligoelectrolyte molecules via machine learning
需要新的抗生素来对抗日益增长的抗生素耐药性，但从击中，到领先，最终到有用的药物的开发过程需要几十年。尽管使用机器学习方法进行分子性质预测的进展为帮助抗生素开发过程开辟了新的途径，但许多现有的解决方案依赖于大型数据集并找到与现有抗生素的结构相似性。在非常规抗生素类别的建模方面仍然存在挑战，这些抗生素类别正在引起越来越多的研究关注。作为回应，我们开发了一个抗微生物活性预测模型的共轭低聚电解质分子，一类新的抗生素，缺乏广泛的事先结构-活性关系的研究。我们的方法使我们能够预测E. coliK 12，通过递归排除法从5，305个描述符中筛选出21个描述符。该预测模型在没有潜在机制的先验知识的情况下实现了0.65的R2。我们发现最佳的域的分子表示是良好的预测抗菌活性的关键。在共轭低聚电解质的情况下，反映分子的三维形状的表示是最关键的。虽然它是用共轭低聚电解质的一个具体例子来证明的，但我们提出的用于创建预测模型的方法可以很容易地适应于其他新的抗生素候选结构域。
2021-11-30 physics.app-ph physics.chem-ph
Pump-Push-Probe for Ultrafast All-Optical Switching: The Case of a Nanographene Molecule
在过去的二十年中，三光束泵浦-推-探测（PPP）技术已成为一个完善的工具，用于调查的多维构型空间的分子，因为它允许披露的宝贵信息的多个和往往复杂的失活途径的激发分子。从光谱学的角度来看，这样的工具已经揭示了关于p-共轭分子和大分子中电荷对产生和构象弛豫的效率的细节。此外，PPP已被有效地用于调制共轭材料中的增益信号，通过利用这些系统中的受激发射和电荷吸收之间的光谱重叠。然而，共轭聚合物在强光激发下的相对低的稳定性一直是其在塑料光纤（POF）中的实际应用和信号控制应用的关键限制。在这里，我们强调PPP的作用，实现超快全光开关的p共轭系统。此外，我们报告了新合成的石墨烯分子，即二苯并[hi，st]卵瓦伦（DBOV）的光开关的新的实验数据。DBOV以及一般而言石墨烯纳米结构的优异的环境和光稳定性可以代表其在POF以及信息和通信技术中的有效应用的巨大优势。
2018-12-20 physics.chem-ph
Temporal fluctuations in excimer-like interactions between pi-conjugated chromophores
发色团之间的分子间或分子内耦合过程，如激基缔合物形成或H-和J-聚集，对于描述共轭聚合物的紧密堆积膜的光物理学是至关重要的。这种耦合是高度距离依赖性的，并且应该对发色团之间的间距的波动以及激子在发色团上定位的实际位置敏感。单分子光谱学揭示了这些内在的波动，在定义良好的双发色团模型系统的共面低聚物。在激发态中的发色团间相互作用的特征-光谱红移和加宽，以及光致发光衰减的减缓-彼此相关，但在单个分子之间强烈散射，这意味着耦合强度的异常分布。此外，这些准分子样的光谱指纹随时间而变化，揭示了一个单一的二聚体分子内的耦合强度的内在动力学，这构成了描述分子固体的起点。这种对亚埃分子动力学的光谱灵敏度可以证明是对传统的基于FRET的分子标尺的补充。
2015-07-23 physics.chem-ph
Charge Migration Manifests as Attosecond Solitons in Conjugated Organic Molecules
电荷迁移是在原子核有时间移动之前，在分子中的局部电离或激发之后立即发生的电子响应。它通常在亚飞秒时间尺度上展开，并且通常对应于远离平衡的动力学，涉及复杂化学环境中的多电子相互作用。虽然电荷迁移已经在实验和理论上在多种有机和无机化合物中被证明，但调节它的一般机制仍然不确定。在这项工作中，我们使用非线性动力学的工具来分析电荷迁移发生在共轭烃的主链，我们模拟使用随时间变化的密度泛函理论。在这个电子密度框架中，我们发现，电荷迁移模式出现阿秒孤子，并证明了相同类型的孤波动力学在简化的模型系统和全三维分子模拟。我们发现这些阿秒孤子模是由色散和非线性效应之间的平衡引起的，这些非线性效应与时间相关的多电子相互作用有关。我们的孤子模式机制，以及我们用来分析它的非线性工具，为理解广泛的有机分子中的迁移动力学铺平了道路。例如，我们展示了通过分子功能化化学转向电荷迁移的机会，这可以改变最初的本地化电子扰动及其随后的时间演变。
2022-01-18 nlin.CD physics.atm-clus physics.chem-ph
Fluctuating exciton localisation in giant pi-conjugated spoked-wheel macrocycles
共轭聚合物为许多不同的应用提供了潜力，但我们仍然缺乏对其电子结构的基本微观理解。基本光激发-激子-仅跨越分子的几纳米，其本身可以延伸到微米以上，并且它们的行为如何受到分子尺寸的影响尚未完全了解。例如，激子在共轭链段内形成的位置，它是否总是位于相同的重复单元上？在这里，我们介绍结构刚性分子辐条轮，直径6纳米，作为一个模型的扩展π共轭。单分子荧光显示随机激子本地化，导致随时间变化的发射偏振。最初，由于温度无关的自发对称性破缺，在每个光子吸收事件之后都会出现这种随机定位。这些快速波动在长时间照射后被减缓到毫秒级。分子内的异质性揭示了在低温光谱跃迁能量的跳跃，然而，发射极化也可以切换没有发生光谱跳跃，这意味着在本地介电环境中的长程均匀性。
2015-07-23 physics.chem-ph
Molecular polygons probe the role of intramolecular strain in the photophysics of pi-conjugated chromophores
π-共轭链段-发色团-构成有机电子学中使用的聚合物材料的电子活性单元。为了阐明这些线性部分的弯曲对基本电子性质如发光颜色和辐射率的影响，我们引入了一系列的分子多边形。这些分子中的π系统在双色团（双光子）中变得如此扭曲，以至于它们吸收和发射任意偏振的光：链的任何部分以相等的概率吸收和发射辐射。弯曲导致跃迁偶极矩（TDM）的取消，增加激发态寿命。同时，由于辐射跃迁需要激发态与振动模式的混合，荧光向红色移动。然而，应变可以变得如此之大，以至于在链的较短单元上发生激发态局部化，从而补偿TDM抵消。由于这些效应相互抵消，形状和几何物理之间的潜在相关性只能在单个分子中解决。
2016-12-16 physics.chem-ph
Specific Na+ and K+ Cation Effects on the Interfacial Water Molecules at the Air/Aqueous Salt Solution Interfaces Probed with Non-resonant Second Harmonic Generation (SHG)
在这里，我们报告的极化相关的非共振二次谐波产生（SHG）测量的界面水分子在以下盐的水溶液：氟化钠，氯化钠，NaBr，KF，KCl，和KBr。通过定量极化分析的SHG数据，取向参数D值和相对表面密度的界面水分子在这些水溶液表面的测定。从这些结果中，我们发现，添加的六种盐的每一个引起的界面水层的厚度在表面上的增加在一定程度上。阳离子和阴离子对界面水层厚度的影响大小顺序为：KBr > NaBr > KCl > NaCl ~ NaF > KF。由于这些变化不能分解为单个阴离子和阳离子的贡献，因此可能存在离子配对或缔合效应，特别是对于NaF的情况。我们还发现，界面水分子的取向参数D值的变化方向相反的三种钠盐的水溶液与三种钾盐的水溶液。这些发现清楚地表明了在水溶液表面的意想不到的特定Na+和K+阳离子效应。这些影响是没有预期从最近的分子动力学（MD）模拟结果，得出的结论是，Na+和K+阳离子可以被视为小的非极化硬离子，他们从水界面排斥。这些结果表明，电解质水溶液表面比目前流行的理论和实验的理解更复杂。
2008-12-14 cond-mat.other physics.chem-ph
Static polarizability of molecular materials: environmental and vibrational contributions
由大π共轭分子组成的分子材料的介电行为的建模是一个有趣而复杂的任务。在这里，我们地址的线性极化率，和相关的介电常数，分子晶体和聚集体组成的封闭壳π共轭分子与非极性或极性基态，也检查的混合价（或电荷转移）的有机盐的行为。我们认识到重要的集体现象，由于超分子相互作用的材料具有大的分子极化率，并强调大的振动贡献的极化率在很大程度上离域电子的材料。
2003-07-23 cond-mat physics.chem-ph
Why does dissolving salt in water decrease its dielectric permittivity
本文利用基于密度泛函理论的深度神经网络研究盐水介电常数下降机制，发现其主要原因是离子水合壳层破坏水分子偶极关联，从而抑制溶剂水的集体响应。
2023-07-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft physics.chem-ph
Thermoelectric Enhancement of Series-Connected Cross-Conjugated Molecular Junctions
Illinois State University（伊利诺伊州立大学）
本研究通过多体量子输运理论发现，串联交叉共轭分子结中重复单元增加导致分裂节点谱的累积展宽，可显著增强热电势，优于超节点机制，为可扩展量子干涉热电材料提供新途径。
2025-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Floppy hydrated salt microcrystals
矿物的晶体结构由于其组成原子、离子或分子的高度有序组装而赋予材料相当大的硬度和脆性。因此，它们通常容易断裂。在这里，我们报告了天然无机盐水合物的微晶，如十水硫酸钠（Na2SO4.10H2O）和六水硫酸镁（MgSO4.6H2O），可以表现出显着不同的行为：而不是具有定义的小平面几何形状和硬或脆，他们失去了他们的小平面，并成为软和变形时，在其潮解点与饱和盐溶液接触。结果，水合晶体同时表现为结晶和液体状。我们发现，所观察到的弹性是一个权衡的结果，从平衡形状和粘性流动的微晶表面的变形所引入的多余的毛细管能量之间。这里报告的这种令人惊讶的，不寻常的机械性能揭示了晶体结构中存在的水分子的作用。虽然许多化合物可以将水分子纳入其结晶骨架中，但不同水合物和无水物晶型之间的关系仍然研究不足。我们对这种晶体结构的松软行为的研究结果揭示了晶体结构中捕获的水分子的一些未探索的性质，并可以为其在制药科学，热能存储甚至火星上水的可追溯性等各个领域的应用开辟新的途径。
2022-06-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.soft
Structure of a model salt bridge in solution investigated with 2D-IR spectroscopy
盐桥对蛋白质构象的稳定性具有重要作用，但迄今为止，研究盐桥在溶液中的几何构型仍是一个难题。在这里，我们的特点是一个模型之间的胍（Gdm+）和乙酸盐（Ac-）使用二维振动（2D-IR）光谱盐桥的空间结构。研究发现，由于盐桥的存在，Gdm+和Ac-的红外响应发生了明显的变化，在二维红外光谱中，分子间的盐桥以交叉峰的形式出现。从2D-IR光谱，我们确定的过渡偶极矩的盐桥中所涉及的振动模式的相对取向，以及它们之间的耦合。以这种方式，我们重建的溶剂化盐桥的几何形状。
2013-01-15 physics.chem-ph
Impact of charge carrier injection on single-chain photophysics of conjugated polymers
共轭聚合物材料中的电荷对电子物理有很大的影响，在理解器件特性时必须考虑它们与初级激发态物种的相互作用。在这里，我们采用单分子光谱学解开几个光致发光（PL）观测电荷的影响。电荷通过光化学过程随机注入，或者在空穴注入夹层器件配置中确定性地注入。我们发现，电荷注入后，除了PL发射的蓝移和PL寿命的缩短，由于最低能量的发色团的猝灭和阻塞，非经典的光子到达时间分布的多发色团链被修改朝向一个更经典的分布。令人惊讶的是，光子反聚束的保真度在充电时会恶化，而人们实际上期望发色团的数量会减少。一个定性的模型来解释所观察到的PL变化。这些结果对于从微观上理解器件中的本征电荷-激子猝灭相互作用是有意义的。
2016-06-29 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Modeling the Influence of Solvation on the Electrochemical Double Layer of Salt / Solvent Mixtures
本文将溶剂化相互作用引入电解质连续介质模型，研究盐/溶剂混合物中电化学双电层结构，发现盐浓度和离子-溶剂结合强度显著影响电极表面溶剂浓度及溶剂分解速率，从而实现对不同电解质双电层结构的定性预测。
2024-08-08 cond-mat.soft physics.chem-ph
Ammonia snow-lines and ammonium salts desorption
上下文行星系中的氮气储存是一个长期存在的问题。部分含氮分子可能在恒星演化的冷阶段被结合到冰体中，当冰被加热时，如在活跃的彗星中，可能逐渐释放到气相中。氮储库的化学性质应该会极大地影响氮如何、何时以及以何种形式返回气相，或者被纳入形成行星体的耐火材料中。目的。本文研究了两种铵盐：甲酸铵和乙酸铵从金表面和水冰基底上的热脱附。方法.采用程序升温脱附实验和傅里叶变换红外反射光谱研究了铵盐的脱附行为。结果铵盐是半挥发性物质，在高于水冰的热解吸温度的温度下，在解吸时释放中性物质作为主要组分，即氨和相应的有机酸（HCOOH和CH 3COOH）。它们的脱附遵循一阶Wigner-Polanyi定律。对甲酸铵和乙酸铵的一级动力学参数分别为A = 7.7 $\pm$ 0.6 $\times$ 10 $^{15}$ s $^{-1}$和E $_{bind}$ = 68.9 $\pm$ 0.1 kJ~mol $^{-1}$和A = 3.0 $\pm$ 0.4 $\times$ 10 $^{20}$ s $^{-1}$和E $_{bind}$ = 83.0 $\pm$ 0.2 kJ~mol $^{-1}$。水冰基质的存在不影响解吸动力学。锁定在盐中的氨分子在比以前预期的高得多的温度下作为中性分子解吸，这通常归因于耐火材料。结论.氨雪线的半径小于水雪线的半径。因此，太阳系天体中的NH3/H2O比率含量可以作为它…
2021-04-21 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.chem-ph
Laser Control of Atomic Motion inside Diatomic Molecules
研究了碘分子$I_2$的共振$B\gets X$跃迁拉曼散射相位共轭场的全局最优解。最大光学相干性被发现作为一个顶部特征值问题。一个可逆性定理已经陈述。这为紧密局域化的波形和分子全息图的存在提供了充分的条件。一个有噪声的皮秒脉冲已被计算，以显示如何飞秒偏振恢复在目标时间。
2004-12-30 physics.chem-ph physics.optics
Effective interaction between helical bio-molecules
利用计算机模拟电解质的“原始”模型，计算了螺旋生物分子（如脱氧核糖核酸（DNA））的两条平行链之间的有效相互作用。特别是，我们研究了一个简单的模型B-DNA明确纳入其电荷模式作为一个双螺旋结构。施加在分子上的有效力和有效扭矩取决于中心距离和相对取向。分析和计算了不同盐浓度下单价反离子对这些力和力矩的非线性屏蔽作用。结果发现，力的符号敏感地依赖于相对取向。对于小于$6Å$的分子间距离，它既可以是吸引的，也可以是排斥的。此外，我们报告了一个非单调行为的有效力增加盐浓度。这两个特征都不能用线性筛选理论来描述。对于大的距离，另一方面，结果同意线性屏蔽理论提供的生物分子的电荷是适当的重整化。
1999-12-29 physics.bio-ph physics.chem-ph physics.comp-ph
Salt-specific stability and denaturation of a short salt-bridge forming alpha-helix
使用1微秒分子动力学（MD）计算机模拟研究了在大盐浓度（3-4 M）的显式电解质水溶液（NaCl、KCl、NaI和KF）中单个丙氨酸基Ace-AEAAAKEAAAKA-Nme肽的结构。肽显示71 α-螺旋结构无盐和不稳定与NaCl的加入与实验的一个稍微长的版本。它主要通过Lys和Glu侧链之间的直接和间接（i+4）EK盐桥以及伴随的骨架屏蔽机制来稳定。发现NaI是比NaCl更强的变性剂，而钾盐几乎不显示影响。分子结构的研究表明，与最近的实验相一致，Na+对侧链羧酸根和骨架羰基的亲和力比K+强得多，从而削弱了盐桥和二级结构氢键。在同一时间的大I-具有相当大的亲和力的非极性丙氨酸在最近的观察线的一个大的倾向I-吸附到简单的疏水，从而“协助”Na+在其不稳定的行动。在变性状态的肽新的长寿命（10-20 ns）的“环”的配置中观察到单个Na+离子和水分子的氢键结合到多个骨架羰基。在试图分析的优先相互作用形式主义内的变性行为，我们确实发现，对于最强的变性剂，碘化钠，蛋白质是最不水合。此外，蛋白质变性的可能指示可能是肽骨架的第一溶剂化壳被不稳定共溶质（钠）优先溶剂化。
2008-08-28 physics.bio-ph physics.chem-ph
Kinetics and mechanisms of the acid-base reaction between NH$_3$ and HCOOH in interstellar ice analogs
星际复杂有机分子（COMs）通常在恒星形成过程中被观察到，并被认为是通过冰粒地幔中的自由基化学形成的。冰中离子和中性分子之间的反应可能为复杂性提供了另一种冷通道，因为离子-中性反应被认为具有低的甚至没有能量障碍。在这里，我们提出了一个潜在的离子产生的酸碱反应之间的NH $_{3}$和HCOOH形成盐NH $_{4}^{+}$ HCOO $^{-}$的动力学和机制的研究。我们观察到盐的生长温度低至15 K，表明该反应是可行的，在寒冷的环境中。盐生长的动力学最适合由两步模型，包括一个缓慢的“预反应”步骤，然后由快速反应步骤。反应能垒确定为70 $\pm$ 30 K，指前因子为1.4 $\pm$ 0.4 x 10 $^{-3}$ s $^{-1}$。预反应速率在不同的实验条件下变化，并且可能代表反应物分子的扩散和取向的组合。对于扩散受限情况，反应前势垒为770 $\pm$ 110 K，指前因子为$\sim$ 7.6 x 10 $^{-3}$ s $^{-1}$。因此，常见冰成分的酸碱化学是在星际冰中产生离子的潜在冷通道。
2016-07-29 astro-ph.IM physics.chem-ph
Theory of polyzwitterion conformations
用变分法研究了两性离子分子在水溶液中的构象特征。解析关系推导出一个单一的聚两性离子链的回转半径的链长，静电相互作用强度，添加的盐浓度，偶极矩和两性离子单体的电离度的函数。在没有小离子（抗衡离子和共离子）附近的聚两性离子链，有吸引力的偶极-偶极相互作用被证明是诱导崩溃的聚两性离子链。然而，在小离子的存在下，的回转半径被证明是一个相互作用的静电相互作用和两性离子网站上的反吸附的屏蔽。除了众所周知的电荷-电荷相互作用的Debye-Huckel屏蔽之外，电荷-偶极和偶极-偶极相互作用的屏蔽被发现在确定链的大小中起重要作用。屏蔽电荷偶极和偶极-偶极相互作用势的函数形式。此外，两性离子单体上的抗衡吸附预计是不对称的，这取决于添加的盐和两性离子基团的性质。关于这些分子在水溶液中的溶解度以及经典的“抗氧化”效果（增加在水中的溶解度与添加盐）的定性评论。
2009-08-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Rapid Computational Optimization of Molecular Properties using Genetic Algorithms: Searching Across Millions of Compounds for Organic Photovoltaic Materials
共轭有机分子是材料化学的一个重要领域，无论是在基础科学探索还是在技术应用方面都具有重要意义。使用遗传算法来计算筛选多达2500万至5000万个有机光伏特性的分子，我们发现我们的方法找到顶级单体的速度比蛮力搜索快6000 - 8000倍。通过测试多个运行和建立收敛标准，我们显示了计算缩放与搜索空间大小，共同的分子基序，并讨论了可靠性，选择相同的分子独立于初始数据集的大小。我们概述了剩余的困难领域，以扩大搜索空间，潜在的解决方案，和潜在的有机光伏材料的过滤标准。高效的遗传算法搜索有望解决广泛的性质驱动的反设计问题的化学。
2017-07-12 physics.app-ph physics.chem-ph physics.data-an
