Resolving Spin-Phonon Relaxation Pathways in Molecular Qubits via Regularized Regression
University of Tennessee–Knoxville（田纳西大学诺克斯维尔分校）
本文提出正则化回归增强的第一性原理方法，应用于Cu卟啉自旋-1/2分子量子比特，成功复现实验趋势并预测弛豫-温度曲线曲率，为构建长寿命分子量子比特提供通用策略。
2026-08-31 physics.chem-ph
Flux-correlation approach to characterizing reaction pathways in quantum systems: A study of condensed-phase proton-coupled electron transfer
我们介绍了一个简单的方法来表征量子系统中的反应途径。利用通量自相关和互关联函数，建立了量子跃迁事件（如反应隧穿和共振能量转移）中动力学耦合的定量度量。我们利用该方法来研究凝聚相质子耦合电子转移（PCET）反应，并确定竞争协调和顺序反应途径的相对重要性。这里提供的结果包括模型凝聚相PCET反应的数值精确量子动力学模拟。这项工作表明了新方法的适用性分析的近似和精确的量子动力学模拟。
2012-04-16 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Reaction Pathways Based on the Gradient of the Mean First-Passage Time
寻找具有代表性的反应途径对于理解分子过程的机制是必要的，但被认为是极具挑战性的。我们提出了一种新的方法来构建反应路径的基础上平均首次通过时间。这种方法结合了所有可能的反应事件以及温度的影响的信息。该方法应用于连续和离散设置中的示例性反应。所建议的方法具有很大的希望，大型反应网络，其特征完全通过路径图的方法。
2002-08-06 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph physics.chem-ph
Reaction pathway of oxygen evolution on Pt(111) revealed through constant Fermi level molecular dynamics
通过恒定费米能级分子动力学揭示了Pt（111）/水界面析氧反应的途径。在正偏压下，H2Oads和OHads以不规则交替的方式排列在六方晶格中。进一步增加电极电位则引起析氧反应，发现该反应通过过氧化氢中间体进行。相关的过电位的计算表明，减少了0.2 eV的缔合机制相比。这一结果突出了应用方案在无偏地探索催化反应方面的有力性。
2019-12-16 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Chemical pathways in ultracold reactions of SrF molecules
我们提出了一个理论研究的化学反应SrF + SrF $\rightarrow$产品，专注于在超低温下的反应。我们发现，在这些温度下，键交换，SrF + SrF $\rightarrow$ Sr $_2$ + F $_2$，是积极禁止的。相反，能量上唯一允许的反应是SrF + SrF $\rightarrow$ SrF $_2$ + Sr，并且即使这样也只能形成SrF $_2$三聚体的单重态。沿着简化的反应路径的计算表明，这种抽象反应是无势垒的，并通过一个SrF分子“传递”一个氟原子到另一个分子来进行。
2011-01-24 physics.atom-ph physics.chem-ph
A modular quantum-classical framework for simulating chemical reaction pathways accurately
近年来，利用量子-经典混合计算体系精确模拟小分子的基态能量及其势能面的研究取得了很大进展。虽然这些单点能量计算是量子硬件上量子化学模拟的重要里程碑，但同样重要的应用是精确追踪各种化学转化的反应途径。这样的计算需要精确地确定平衡或最低能量分子几何形状，或者通过计算相对于分子的核坐标的能量梯度，或者通过分子构型的微扰畸变。本文提出了一个模块化的量子-经典混合框架，用于精确模拟各种分子反应的化学反应途径。我们证明了我们的框架，准确地跟踪异构化途径的有机小分子。这个框架现在可以很容易地应用于研究制药和化学工业中的其他“活性”分子。
2022-10-17 physics.chem-ph quant-ph
Finding reaction pathways with optimal atomic index mappings
寻找复杂的反应和转化途径，涉及许多中间状态，一般是不可能的DFT水平与现有的模拟方法，由于非常大量的所需的能量和力的评估。这在很大程度上是由于对于复杂的反应，不可能确定离析物中的哪个原子映射到产物中的哪个原子上。尝试所有可能的原子索引映射是不可行的，因为可能的映射数量会以阶乘方式增加。通过使用在指数排列下不变的罚函数，我们可以使势能面以这样的方式偏置，使得它获得全局最小值是乘积的结构搜索器的特征。通过在这个有偏的势能面上执行基于最小跳跃的全局优化，我们可以快速地找到导致全局最小值的中间状态。根据这些信息，我们可以提取完整的反应途径。我们首先证明了一个基准系统，即LJ38，我们的方法允许优先找到与最低能量反应途径相关的中间态，因此，我们需要比以前的方法少得多的中间态来找到最低能量反应途径。最后，我们将该方法应用到两个真实的系统，C60和C20H20，并表明所发现的反应途径包含有价值的信息，该系统如何可以合成。
2019-06-14 physics.chem-ph physics.comp-ph
Laboratory Studies on the Carbon Kinetic Isotope Effects on the Production Mechanism of Particulate Phenolic Compounds Formed by Toluene Photooxidation: A Tool to Constrain Reaction Pathways
研究了甲苯光氧化生成的二次颗粒有机物（POM）中酚类化合物的稳定碳同位素组成。采用连续流动反应器和8 m3室内烟雾箱收集甲苯光氧化生成的二次POM，用乙腈提取。八种酚类化合物被确定在提取物中的气相色谱仪与质谱仪，其化合物的特定的稳定碳同位素比测定气相色谱仪与燃烧炉，然后由同位素比质谱仪。大多数产物，包括甲基硝基苯酚和甲基硝基邻苯二酚，与甲苯的初始同位素比相比，同位素贫化5至6 permil，而4_硝基苯酚的同位素比保持与甲苯的初始同位素比相同。根据文献中假定的反应机理，计算了这些产物的稳定碳同位素比值。观测到的同位素比值与预测的比较表明，甲基羟基环己二烯自由基与NO2的反应通道是一个可能的生产途径的颗粒酚类化合物。
2014-12-10 physics.chem-ph
Autonomous Discovery of Unknown Reaction Pathways from Data by Chemical Reaction Neural Network
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
化学反应发生在能源，环境，生物和许多其他自然系统中，反应网络的推理对于理解和设计工程和生命科学中的化学过程至关重要。然而，揭示复杂系统和过程的反应途径仍然是具有挑战性的，由于缺乏对所涉及的物种和反应的了解。在这里，我们提出了一个神经网络的方法，自主发现反应途径的时间分辨的物种浓度数据。所提出的化学反应神经网络（CRNN），通过设计，满足基本的物理定律，包括质量作用定律和阿耳忒弥斯定律。因此，CRNN是物理上可解释的，使得反应途径可以被解释，并且动力学参数可以同时从神经网络的权重被量化。化学途径的推断是通过随机梯度下降用物种浓度数据训练CRNN来完成的。我们展示了成功的实施和鲁棒性的方法在阐明化学工程和生化系统的化学反应途径。CRNN方法的自主推理排除了在提出候选网络时对专家知识的需要，并解决了复杂系统中的维数灾难。物理可解释性也使得CRNN不仅能够拟合给定系统的数据，而且还能够开发可以推广到类似化学系统的未知途径的知识。
2021-01-08 cs.LG physics.chem-ph q-bio.MN
Rapid Determination of Multiple Reaction Pathways in Molecular Systems: The Soft-Ratcheting Algorithm
我们讨论了“软棘轮”算法，该算法产生有针对性的随机轨迹在分子系统中的分数对应于他们的概率。该程序，这需要没有初始的路径猜测，是能够快速确定已知状态之间的多个路径。不需要向目标状态的单调进展。将软棘轮算法应用于丙氨酸二肽的全原子模型，假设其无偏轨道遵循过阻尼Langevin动力学。确定了二维二面角曲面上所有可能的路径。相关的概率得分虽然目前不是最优分布的，但是可以提供用于估计反应速率的机制。
2002-09-27 physics.bio-ph physics.chem-ph q-bio
Equilibrium Geometries, Reaction Pathways, and Electronic Structures of Ethanol Adsorbed on the Si (111) Surface
采用第一性原理密度泛函理论研究了乙醇在Si（111）表面吸附的平衡原子构型和电子能量结构。通过总能量最小化方法进行几何优化。发现了乙醇在Si（111）表面上的几种平衡原子构型，包括未离解的和离解的，讨论了反应途径和预测的过渡态，并与已有的实验数据进行了比较.原子和轨道分辨投影态密度的分析表明，由于乙醇的吸附影响表面的电性能的Si表面的价带和导带的实质性修改。
2008-02-08 physics.chem-ph physics.comp-ph
Fluctuations in the Ensemble of Reaction Pathways
主导反应途径（DRP）是一个严格的框架，微观计算最可能的轨迹，在非平衡过渡。在低温下，这种主要途径编码的信息的反应机制，并可用于估计非平衡平均任意可观的。另一方面，在足够高的温度下，主导路径周围的随机波动变得重要，必须加以考虑。在这项工作中，我们开发了一种技术，系统地包括这种随机波动的影响，为了k_BT。该方法用于计算通过特定反应通道发生跃迁的概率并评估反应速率。
2010-12-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Cooperative Chemical Reactions in Optical Cavities: A Complex Interplay of Mode Hybridization, Timescale Balance, and Pathway Interference
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）
研究光学腔内协同化学反应的动力学，揭示模式混叠、时间尺度平衡和量子干涉对反应速率的调控作用。
2026-01-20 physics.chem-ph
AI for Interpretable Chemistry: Predicting Radical Mechanistic Pathways via Contrastive Learning
University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）
针对现有反应预测器可解释性与跨领域泛化不足的问题，本文提出结合对比学习和机理路径的 RMechRP，并基于 RMechDB 建立首个自由基反应预测基准。
2023-11-02 cs.LG physics.chem-ph
Stoichiometrically-informed symbolic regression for extracting chemical reaction mechanisms from data
Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
本文提出基于化学计量学的符号回归方法，用于从时间序列数据中自动提取化学反应机制和速率常数。
2026-02-12 physics.chem-ph
Finding Thermodynamically Favorable Pathways in Chemical Reaction Networks Using Flows in Hypergraphs and Mixed-Integer Linear Programming
本文将化学势、浓度与混合整数线性规划结合到超图反应路径搜索中，以筛选并排序热力学有利路径，并在HCN-甲酰胺网络中发现更优替代路径。
2025-06-16 cs.SY eess.SY physics.chem-ph
Chemistrees: data driven identification of reaction pathways via machine learning
我们提出了一个有监督的机器学习算法，决策树，分析分子动力学输出。该方法的目的是确定与两个任意定义的状态之间的过渡轨迹相关的主要几何特征。基于数据的算法旨在以一种不受人类“化学直觉”影响的方法来识别这些特征。我们证明了该方法通过分析质子交换反应在甲酸（FA）溶剂化的小水团簇。模拟进行了从头算分子动力学结合的方法产生罕见的事件，特别是路径采样。我们的机器学习分析确定了不同水团簇的质子转移反应的机械描述。
2021-04-23 physics.chem-ph physics.comp-ph
Discovering Kinetically Significant Reaction Mechanisms Beyond Chemical Intuition in Condensed-Phase Radiolysis
Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
本文提出一种集成工作流程，结合高通量DFT、自动反应网络构建和反应-扩散动力学模拟，无需预设即可发现凝聚相辐射分解中的复杂反应机制，并成功应用于EUV光刻胶体系，揭示初始电离物种对产物分布的关键影响。
2026-09-15 physics.chem-ph
Full Reaction Pathway Dynamics for Atmospheric Decomposition Reactions: The Photodissociation of H$_2$COO
University of Basel（巴塞尔大学）
研究H₂COO光解反应的完整反应路径动力学，揭示不同产物通道的能量分配及非RRKM效应。
2026-01-17 physics.ao-ph physics.chem-ph
Automated Discovery of Elementary Chemical Reaction Steps Using Freezing String and Berny Optimization Methods
我们提出了一个简单的协议，它允许完全自动化的发现的基本化学反应步骤，在合作中使用单端和双端过渡态优化算法-冻结字符串和伯尼优化方法，分别。为了证明所提出的方法的效用，燃烧和大气化学的重要性的几个系统的反应性进行了研究。所提出的算法使我们能够在没有任何人为干预的情况下不仅检测到在以前的研究中手动检测到的“已知”反应途径，而且还检测到新的、以前“未知”的反应途径，这些反应途径涉及显著的原子重排。我们相信，应用这种系统的方法来寻找基元反应路径将大大加快发现新化学的可能性，并将导致更准确的计算机模拟各种化学过程。
2015-05-05 physics.chem-ph
Exploration of Reaction Pathways and Chemical Transformation Networks
对于化学反应网络的研究，所有相关中间体和基元反应的识别是强制性的。存在许多算法方法，有效地和自动地执行探索。这些方法在其应用范围、探索的完整性水平以及所需的人工干预和人工干预的数量方面有所不同。在这里，我们描述和比较基于这些标准的不同方法。未来的发展方向，充分利用化学药剂学的优势，人类的相互作用，和物理严谨的讨论。
2018-12-03 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
A multi-pathway model for Photosynthetic reaction center
捕光复合物中的电荷分离发生在植物和细菌的光合反应中心中心的一对紧密耦合的叶绿素中。最近已经表明，量子相干性原则上可以提高太阳能电池的效率，其工作方式类似于量子热机（QHE）。本文提出了一种以光系统{ \rm II}反应中心（PS{ \rm II} RC）为动力的生物量子热机（BQHE）来描述电荷分离.我们的模型主要考虑两个电荷分离途径比在已发表的文献。这两个途径可以通过交叉偶联进行干扰，并共同作用以提高电荷分离产率。我们探讨了这些交叉耦合如何增加电荷分离的电流和电压，并讨论了电流和功率方面的多个途径的优势。BQHE对天然PS{ \rm II} RC中的电荷复合和环境诱导的失相的鲁棒性也进行了探索，并从两个途径扩展到多个途径。这些结果表明，具有用于电荷分离的工程化多个途径的模仿自然的架构可能更适合于人造太阳能设备。
2015-06-29 physics.bio-ph physics.chem-ph quant-ph
Homeostasis in Chemical Reaction Pathways
我们考虑具有时间依赖输入速率和几种类型分子的化学反应网络的随机模型。我们证明，尽管强的时间依赖性的输入速率，有一种稳态现象：远离输入节点的平均数的每种类型的分子变得近似恒定（不依赖于时间）。
2011-12-25 math-ph math.MP math.PR
Minima Hopping Guided Path Search: An Efficient Method for Finding Complex Chemical Reaction Pathways
最小跳跃全局优化方法使用物理上可实现的分子动力学运动与能量反馈相结合，保证从任何势能漏斗中逃逸。为了寻找反应途径的目的，我们认为，最小跳跃是特别适合作为一个指南，通过潜在的能量景观和发电机对极小值，可以用作输入结构的方法能够找到两个极小值之间的过渡态。对于Lennard-Jones基准系统，我们将这种最小跳跃引导路径搜索方法与基于确定性模式跟踪的探索势能景观的已知方法进行了比较。虽然我们使用了一种稳定的模式跟踪技术，可以在逃离局部最小值时可靠地跟踪不同的方向，但我们观察到Minima Hopping引导路径搜索在寻找最低势垒反应途径方面要优越得多。因此，我们建议，最小跳跃引导路径搜索可以作为一个简单而有效的方法来识别能量低的化学反应途径。最后，我们将最小跳跃引导路径搜索方法应用于75原子和102原子的Lennard Jones系统。对于75个原子的系统，我们发现的路径，其最高能量显着低于沿先前公布的最低势垒路径的最高能量。此外，许多这些途径包含一个更少的中间过渡态比以前公布的最低势垒途径。在102原子系统的情况下，最小跳跃引导路径搜索发现了一个以前未知的和能量低的漏斗。
2014-05-21 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Determining Reaction Pathways at Low Temperatures by Isotopic Substitution: The Case of BeD+ + H2O
被捕获的Be+离子是量子信息科学的领先平台[1]，但与背景气体物质（如H2和H2O）的反应会导致量子比特丢失。我们的实验表明，BeOH+离子是最终捕获的离子物种时，H2和H2O存在于真空系统与冷，捕获Be+。为了理解损失机制，使用集成的激光冷却Be+离子阱和高分辨率飞行时间（TOF）质谱仪（MS）研究了交感冷却BeD+离子和H2O分子之间的低温反应[2]。在所有可能的产物中，BeH 2 O+，H2 DO+，BeOD+和BeOH+，只有BeOH+分子离子被实验观察到，与HD的假定副产物。基于显式关联限制性耦合团簇单、双和微扰三重（RCCSD（T）-F12）方法和增强相关一致极化三重ζ（AVTZ）基组的理论分析表明，Be + H2 DO+和D + BeH 2 O+这两个直观的直接提取产物通道在当前反应温度（~150 K）下能量上是不可接近的.相反，双置换BeOH+ + HD产物通道由于1.885 eV的大介电性而可通过反应途径中的浸没屏障进入。虽然BeOD+ + H2产物通道具有类似的双折射性，但反应途径在动态上是不利的，如突然矢量投影分析所示。这一工作揭示了量子信息实验中激光冷却Be ~+离子损失和污染的原因。
2021-08-11 physics.atom-ph physics.chem-ph
The Automated Reaction-Pathway Search reveals the Energetically Favorable Synthesis of Interstellar CH3OCH3 and HCOOCH3
本文利用基于过渡态理论的自动化反应路径搜索，系统研究了星际二甲醚和甲酸甲酯的气相形成路径，发现CH3OCH3可通过中性物种的无势垒放热反应高效生成，而HCOOCH3的气相形成效率较低。
2023-08-10 astro-ph.EP astro-ph.GA physics.chem-ph
Roaming dynamics in ion-molecule reactions: phase space reaction pathways and geometrical interpretation
反应CH $_4^+ \rightarrow$ CH $_3^+$ + H的模型哈密顿量，参数化表现出早期或晚期的内部过渡态，研究漫游机制的动力学特性。紧/松的过渡态和常规/漫游反应途径的确定方面的时不变对象在相空间。这些是与正常双曲不变流形（NHIMs）相关的分割曲面。对于具有两个自由度的系统，NHIMS是不稳定的周期轨道，其与它们的稳定和不稳定的流形一起，明确地定义了反应速率的统计理论中假设的（局部）非交叉分割面。通过构建周期轨道延续/分叉图的两个值的潜在功能参数对应的后期和早期过渡态，分别，并使用总能量作为另一个参数，我们动态分配不同的相空间区域的反应物和产品，以及传统的和漫游的反应途径。通过在分割面上均匀采样轨迹初始条件，研究了系统的经典动力学。轨道分为四种不同的类别：直接反应和非反应轨道，分别导致形成分子和自由基产物，和漫游反应和非反应轨道轨道，代表形成分子和自由基产物的替代途径。通过分析在几个能量的间隙时间分布，我们证明了漫游区域的相空间结构，这是强烈的两个自由度之间的非线性共振的影响，结果在非指数（非统计）衰减。
2014-01-31 cond-mat.stat-mech math.DS nlin.CD
Blind search for complex chemical pathways using Harmonic Linear Discriminant Analysis
解开化学反应途径的机械细节是一个难题，通常需要相当多的化学直觉和运气。实验很难观察到短寿命的亚稳态中间体，而计算机模拟通常依赖于一个好的初始猜测。在这项工作中，我们提出了一种方法，从反应物和产物状态的模拟，搜索连接两者的反应机制，通过探索的配置空间，通过元吸附动力学，一个众所周知的增强分子动力学方法。这种搜索的关键量是基于使用一种称为谐波线性判别分析的方法，该方法允许系统地构建集体变量。给定反应物和产物的状态，我们选择一组能够区分这两种状态的描述符。为了不预先判断结果，引入了通用描述符。描述符在两个状态的波动被用来构造集体变量。我们以探索的方式使用元分析来发现中间体和从反应物到产物的过渡态。搜索首先在低理论水平上进行。然后，使用更高水平的理论，对计算进行改进，并再次计算在亚稳态过程中发现的中间体和过渡态的能量。该方法的目的是提供一个简单的反应机制搜索程序，有助于节省时间，并能够找到意想不到的机制，无视既定的化学范式。我们将其应用于两个反应，表明即使在看似微不足道的小系统中，也可以隐藏高水平的复杂性。该方法可以应用于更大的系统，如溶液中的反应或催化。
2019-07-31 physics.chem-ph
Fast exploration of chemical reaction networks
各种自然现象都是由大量的竞争反应和短暂的中间体组成的。对这些过程的任何研究都需要发现和精确建模其潜在的反应网络。然而，由于探索所有可能的途径的复杂性和精确建模大量反应的高计算成本，这项任务是具有挑战性的。幸运的是，这些过程通常只由网络反应路径的有限子集主导。在这项工作中，我们提出了一种新的计算成本低廉的方法来识别和选择复杂的反应网络的关键途径，使高层次的从头计算可以更有效地针对这些关键反应。该方法通过分析数百个系统副本的加速演化和检测产物形成来估计给定反应物的反应途径的相对重要性。这种加速检测方法能够极大地加速单分子和双分子反应的反应性，而不需要任何关于产物或过渡态的先前知识。重要的是，该方法是有效的迭代，因为它可以直接应用于最常见的产物，因此提供了一种有效的算法来识别扩展的化学网络的关键反应。我们验证了我们的方法在三个不同的系统，包括t-十氢萘与甲基自由基的反应性的有效性，并在所有情况下，预期的行为在统计误差内恢复。
2014-05-26 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Reaction Pathways of Water Dimer Following Single Ionization
本研究通过纯化分子束和多质量离子成像，同时检测水二聚体单电离后的所有离子产物，揭示了13条离子-自由基反应路径（含6条新路径）及强氧-18同位素效应，深化了对氢键系统碎裂机制的理解。
2024-03-15 physics.atm-clus physics.chem-ph
Transferable Learning of Reaction Pathways from Geometric Priors
Department of Materials Science and Engineering, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, United States（材料科学与工程系，麻省理工学院）；Department of Mathematics, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, United States（数学系，麻省理工学院）；Computational and Systems Biology Program, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, United States（计算与系统生物学计划，麻省理工学院）
本文提出MEPIN方法，通过几何先验和对称性破缺神经网络，高效预测化学反应路径，适用于多种化学反应。
2025-04-21 cond-mat.mtrl-sci cs.LG physics.chem-ph
Accurate Energy Barriers for Catalytic Reaction Pathways: An Automatic Training Protocol for Machine Learning Force Fields
本研究提出一种机器学习力场自动训练协议，可准确测定催化反应能垒，在二氧化碳加氢制甲醇反应中验证了高精度与低成本优势，并证明了其可迁移性。
2023-08-22 physics.chem-ph physics.comp-ph
Mechanistic Insights into the Hydrazine-induced Chemical Reduction Pathway of Graphene Oxide
针对氧化石墨烯肼还原机理不清的问题，提出肼与氢氧根离子均可引发还原，引入涉及C-H键断裂和脱羟基的反应路径，并通过密度泛函理论计算验证了该机制在热力学和动力学上的可行性。
2023-11-22 cond-mat.dis-nn physics.chem-ph
Ultrafast disruptive probing: simultaneously keeping track of tens of reaction pathways
超快科学依赖于众所周知的泵浦探测方法的不同实现。在这里，我们提供了一个正式的描述超快的破坏性探测，探测脉冲的方法，其中破坏可能是一个亚稳离子或瞬态物质的瞬态物种。破坏性探测的优点是可以同时跟踪数十个不同过程的产量。我们的报告包括一个数值模型和实验数据的多个产品产生的强场电离的两个不同的分子，部分氘代甲醇和异戊烯。与离子成像和/或符合动量成像相结合，或者作为原子特定探测或超快衍射方法的补充，破坏性探测是研究强场激光-物质相互作用的特别强大的工具。
2021-12-13 physics.atom-ph physics.chem-ph
Controlling few-body reaction pathways using a Feshbach resonance
该研究利用磁可调 Feshbach 共振向碰撞复合物混入特定自旋态，实现三体复合反应通量在不同自旋产物通道间的相干控制，并区分了 Efimov 共振的整体增强效应。
2025-10-20 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Steering ultracold reactions through long-lived transient intermediates
控制反应的途径和结果是化学中广泛追求的目标。在气相反应中，这通常通过操纵反应物的性质来实现，包括它们的平移能、取向和内部量子态。相比之下，在这里，我们通过其中间复合物影响反应的途径，该中间复合物通常太短而不受外部过程的影响。特别是，钾铷（KRb）反应物的超冷制备导致长寿命的中间体复合物（K $_2$ Rb $_2^*$），这使我们能够使用1064 nm（通常用于限制超冷分子的波长）的激光源将反应从其标称基态路径转向新确定的激发态路径。此外，通过监测突然移除激发光后复合物群体的变化，我们直接测量复合物的寿命为$360 \pm 30$ ns，与我们基于Rice-Ramsperger-Kassel-Marcus（RRKM）统计理论的计算一致。我们的研究结果揭示了在超冷分子实验中广泛观察到的两体损失的起源。此外，配合物的长寿命，加上所观察到的光激发途径，开辟了光谱探测高分辨率的配合物的结构，从而阐明反应动力学的可能性。
2020-02-20 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Minimum Energy Pathways via Quantum Monte Carlo
我们进行量子蒙特卡罗（QMC）计算，以确定简单的化学反应的最低能量途径，并比较计算的几何结构和反应势垒与那些得到的密度泛函理论（DFT）和量子化学方法。我们发现，QMC执行一般显着优于DFT，也能够治疗的情况下，DFT是不准确的，甚至无法找到的过渡态。由于这里采用的波函数的形式是特别简单，可以转移到更大的系统，我们建议，QMC方法是可行的和有用的反应难以解决的DFT和系统尺寸太大的高层次量子化学方法。
2013-02-12 cond-mat.other physics.chem-ph physics.comp-ph
Insights into Polymer Electrolyte Stability and Reaction Pathways: A first-principle calculations study
本研究通过密度泛函理论计算，探究四种潜在聚合物电解质单体的电化学行为与分解路径，测定其在不同离子附近的氧化还原电位及重组能，揭示其环境敏感性与C-O键断裂规律，为相关电解质设计提供理论参考。
2024-08-13 cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus physics.chem-ph
Instanton Theory for Nonadiabatic Tunneling through Near-Barrier Crossings
针对近势垒交叉的非绝热隧穿缺乏对应速率理论的问题，研究拓展瞬子理论至“非凸”区域，模型基准测试显示其与量子力学FGR计算高度吻合，可为多步隧穿及路径竞争提供新见解。
2025-10-20 physics.chem-ph
Generative Model for Constructing Reaction Path from Initial to Final States
Preferred Networks, Inc.（Preferred Networks公司）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本文提出一种基于神经网络和Transition1x数据集的生成模型，从初始态坐标逐步修改结构以生成反应路径和终态，无需实时计算势能面，能快速生成与真实路径高度相似的有机反应路径。
2024-10-17 cs.LG physics.chem-ph physics.comp-ph
Topological Woodward-Hoffmann classification for cycloadditions in polycyclic aromatic azomethine ylides
本文提出用拓扑分类器在 Woodward-Hoffmann 相关图中分类对称性禁阻反应坐标，结合紧束缚模型与 DFT 研究 PAMY 环加成，发现放热路径可拓扑禁阻，为纳米石墨烯工程反应建模提供新依据。
2024-08-01 physics.chem-ph
Quantifying Confidence in DFT Predicted Surface Pourbaix Diagrams and Associated Reaction Pathways for Chlorine Evolution
密度泛函理论计算可用于识别主要反应机理。然而，占主导地位的反应机制是敏感的交换相关功能的选择。在这里，我们演示使用的例子的情况下，氯析出反应的金红石氧化物，这可以通过至少三个反应机制，每个介导的不同的表面中间体和活性位点。我们利用贝叶斯误差估计能力内的BEEF-vdW交换相关（XC）功能量化的不确定性与预测的操作反应机制，通过系统地传播的不确定性源于DFT计算的吸附自由能。我们构建表面Pourbaix图的基础上计算的吸附自由能的金红石氧化物的Ru，Ir，Ti，Pt，V，Sn和Rh。我们利用置信度值（c值）来确定预测的表面相图的置信度。利用中间体的吸附能之间的标度关系，我们构建了一个广义的Pourbaix图，显示了稳定的表面组成作为潜在的功能和cus网站上的氧结合能。这是用来一贯确定火山活动的关系。我们将不确定性的线性标度关系，量化的信心，广义Pourbaix图和相关的活动。这使我们能够计算作为$ΔE_{O^c}$的函数的期望限制势，这提供了一个更合适的活动措施，包括DFT的不确定性。我们表明，在分类问题的活性反应机制识别的信心是远远优于确定催化活性的预测问题。
2018-04-08 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Following the Committor Flow: A Data-Driven Discovery of Transition Pathways
针对分子系统稀有事件过渡路径发现难题，提出基于转换概率的迭代框架，通过有偏采样训练神经网络、提取过渡通道并迭代优化，可准确估计反应速率，在多个基准系统验证有效。
2025-07-29 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph physics.comp-ph
Finding dominant transition pathways via global optimization of action
我们提出了一种新的计算方法，EST-CSA，通过全局优化的Onsager-Machlup行动，使用构象空间退火方法的固定的初始和最终状态的多个反应途径进行采样。这种方法不仅成功地采样了最主要的反应途径，而且还采样了许多其他可能的反应途径，而无需对反应途径进行初始猜测。通过对一组路径进行交叉操作并保持采样路径的多样性，对路径空间进行有效采样。通过寻找丙氨酸二肽和己烷构象变化的途径来评估该方法的采样能力。基准测试结果表明，新方法识别的多个反应路径的秩序和跃迁时间分布与长分子动力学模拟结果吻合较好.我们还表明，最低的行动折叠途径的微型蛋白FSD-1确定的新方法是一致的，与以前的分子动力学模拟和实验。
2016-10-12 physics.bio-ph physics.chem-ph q-bio.BM
maze: Heterogeneous Ligand Unbinding along Transient Protein Tunnels
增强采样方法的最新发展表明，有可能重建配体解结合途径的空间和时间分辨率无法达到实验。理想情况下，这样的技术应该提供一个原子的定义可能有许多反应途径，因为粗略的估计可能会导致高估的能量障碍，或无法采样隐藏的能量障碍，没有捕捉到的反应途径估计。在这里，我们提供了一个新方法的实现[J. Rydzewski \& O. Valsson，J. Chem. Phys. { \bf 150}，221101（2019）]完全致力于对配体-蛋白质解离过程的反应途径进行采样。该程序被称为\texttt{maze}，是作为PLUMED 2的官方模块实现的，PLUMED 2是一个用于分子系统中增强采样的开源库，并且包括在原子模拟期间找到配体从蛋白质解结合的多个异质反应途径的算法。\texttt{maze}模块只需要晶体结构就可以开始模拟，并且不依赖于许多\textit{ad hoc}参数。该方案是基于增强采样和非凸优化方法。为了展示其适用性和灵活性，我们提供了几个例子，配体解结合途径沿瞬时蛋白质隧道重建的\texttt{maze}在一个模型配体-蛋白质系统，并讨论了实施的细节。
2019-12-16 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph physics.chem-ph
Phase Transition Pathway Sampling via Swarm Intelligence and Graph Theory
固-固转化反应途径的预测仍然是一个关键的挑战。在这里，我们通过群体智能和图论开发了一种路径采样方法，并证明了我们的PALLAS方法是一种有效的工具，以帮助理解固态系统中的相变。该方法能够找到两个极小值之间的低能跃迁路径，而不必事先指定跃迁机制的任何细节。我们对我们的PALLAS方法对已知的相变在硒化镉（CdSe）和硅（Si）。PALLAS很容易识别以前报道的，低能量的相变路径的纤锌矿到岩盐的过渡在CdSe，并揭示了一种新的低能量的途径，尚未观察到。此外，PALLAS提供了详细的信息，解释了复杂的相变过程中观察到的Si从高压减压序列。鉴于识别低势垒能量反应途径的效率，PALLAS方法代表了一种有前途的材料设计工具，对新型合成具有宝贵的见解。
2019-07-25 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Are we making much progress? Revisiting chemical reaction yield prediction from an imbalanced regression perspective
University of Notre Dame（圣母大学）
本文指出化学反应产率预测中高产率区间性能不足源于数据分布偏向低产率的不平衡问题，并通过实验证明将产率预测重构为不平衡回归任务并采用成本敏感重加权方法可显著提升高产率区间的预测性能。
2025-02-04 cs.LG physics.chem-ph
Kinetic Insights into Bridge Cleavage Pathways in Periodic Mesoporous Organosilicas
本研究通过激光加热在亚毫秒时间尺度上揭示周期性介孔有机硅中桥键断裂的动力学路径，确定了反应活化能，为通过动力学控制操控分子和反应提供了新原理。
2023-01-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Flow matching for reaction pathway generation
Bakar Institute of Digital Materials for the Planet（数字材料为地球的巴卡研究所）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Institute of Science and Technology Austria（奥地利科学与技术研究所）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本文提出条件流匹配框架MolGEN，通过确定性ODE替代SDE扩散模型，实现高效生成过渡态与产物，在精度与速度上超越现有方法，为分子生成提供统一基础。
2025-11-05 cs.AI physics.chem-ph
A Priori Sampling of Transition States with Guided Diffusion
Chimie ParisTech, PSL University（巴黎科技学院化学系）
本文提出ASTRA方法，通过引导扩散模型在生成模型推理时间缩放问题中寻找过渡态，结合条件分数和物理力精确定位过渡态并发现多条反应路径。
2026-04-28 cs.LG physics.chem-ph
ChemXDyn: Dynamics-informed species and reaction detection methodology from atomistic simulations
Indian Institute of Science（印度科学研究所）
ChemXDyn通过动态-aware 方法从原子级模拟中准确识别化学物种和反应路径，提升反应网络和动力学建模的可靠性。
2026-01-13 physics.chem-ph physics.comp-ph
Computational Insights into the Chemical Reaction Networks of C3H6O3,C3H7O3 and C2H5O2: Implications for the Interstellar Medium
在星际介质（ISM）中复杂有机分子的形成是天体化学和生命前化学的核心，因为这些物种可能作为生命所必需的生物分子的前体。虽然在ISM中尚未发现甘油醛（HOCH 2CH（OH）C（O）H，GCA），但在各种天文环境中存在结构相关的化合物表明它可能在星际条件下形成。在这项研究中，我们采用自动化反应发现工具AutoMeKin系统地探索气相化学反应网络（CRN）的C3 H6 O3（GCA），C3 H7 O3（氢化类似物），和C2 H5 O2。在wB 97 XD/Def 2-TZVPP理论水平上表征了反应途径，并使用竞争性规范统一统计（CCUS）模型计算了关键过程的速率系数，该模型考虑了多个动态瓶颈。我们的分析揭示了几个无障碍的途径，导致GCA或GCA和离去基团。值得注意的是，乙二醛（HCOHCO）和HOCHCH 2 OH自由基之间的反应，虽然还没有在ISM中检测到，被发现有效地产生GCA和甲酰基自由基。然而，除了上述的例外，大多数GCA形成通道导致高度振动激发的中间体，更有可能经历快速的单分子分解，而不是在典型的ISM条件下通过辐射发射来稳定。这些结果表明，虽然气相GCA的形成在化学上是可行的，但它可能是短暂的，难以直接检测。相比之下，甲醛、乙醇醛和（Z）-乙烯-1，2-二醇等替代产物在许多途径中占主导地位，并且与当前的天文观测结果更好地吻合。
2025-05-05 astro-ph.GA physics.chem-ph
Reaction-network reasoning with frontier models for experimentally confirmed catalyst-selectivity hypotheses
Pacific Northwest National Laboratory（西北太平洋国家实验室）；Indian Institute of Technology, Bombay（印度理工学院孟买分校）；Oregon State University（俄勒冈州立大学）；Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）
研究复杂反应中催化剂选择性问题，利用前沿语言模型开发人机协同思考框架，通过识别控制途径竞争的物理杠杆发现新型催化剂，指导合成的催化剂使乙酸盐选择性提高三倍，转变计算范式，提供材料发现蓝图。
2026-07-10 cs.AI physics.chem-ph
The Oxygen Reduction Pathway for Spinel Metal Oxides in Alkaline Media: An Experimentally Supported Ab Initio Study
本研究利用联合密度泛函理论与电化学测量，为立方Co3O4纳米颗粒电催化剂上的氧还原反应提出了一条更贴近实验的新理论路径，并引入电化学应变光谱技术验证反应路径与速率决定步骤。
2023-10-22 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
