論文の概要: BondMatcher: H-Bond Stability Analysis in Molecular Systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.03205v1
- Date: Fri, 04 Apr 2025 06:29:29 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-07 14:47:00.523800
- Title: BondMatcher: H-Bond Stability Analysis in Molecular Systems
- Title（参考訳）: BondMatcher:分子系のH-Bond安定解析
- Authors: Thomas Daniel, Malgorzata Olejniczak, Julien Tierny,
- Abstract要約: 本稿では,分子中の原子の量子理論(QTAIM)によって特徴づけられる水素結合(H結合)の安定性について検討する。
水ヘキサマーの4つの異性体に関連する4544個の電子密度のデータベースを, 構造摂動下で平衡幾何学を歪ませて作成した。
我々は,結合発生率と呼ばれる新しい安定度尺度を提案し,各結合経路が平衡状態にある場合と入力アンサンブル内での発生率とを関連付ける。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.055489363682199
- License:
- Abstract: This application paper investigates the stability of hydrogen bonds (H-bonds), as characterized by the Quantum Theory of Atoms in Molecules (QTAIM). First, we contribute a database of 4544 electron densities associated to four isomers of water hexamers (the so-called Ring, Book, Cage and Prism), generated by distorting their equilibrium geometry under various structural perturbations, modeling the natural dynamic behavior of molecular systems. Second, we present a new stability measure, called bond occurrence rate, associating each bond path present at equilibrium with its rate of occurrence within the input ensemble. We also provide an algorithm, called BondMatcher, for its automatic computation, based on a tailored, geometry-aware partial isomorphism estimation between the extremum graphs of the considered electron densities. Our new stability measure allows for the automatic identification of densities lacking H-bond paths, enabling further visual inspections. Specifically, the topological analysis enabled by our framework corroborates experimental observations and provides refined geometrical criteria for characterizing the disappearance of H-bond paths. Our electron density database and our C++ implementation are available at this address: https://github.com/thom-dani/BondMatcher.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,分子中の原子の量子論(QTAIM)によって特徴づけられる水素結合(H結合)の安定性について検討する。
まず, 水ヘキサマーの4つの異性体(リング, ブック, ケージ, プリム)に付随する4544個の電子密度のデータベースを作成し, 分子系の動的挙動をモデル化した。
第2に、結合発生率と呼ばれる新しい安定度尺度を、入力アンサンブル内で発生率と平衡に存在する各結合経路を関連付ける。
また, 電子密度の極大グラフ間の幾何対応部分同型推定に基づいて自動計算を行う手法として, BondMatcher というアルゴリズムも提案する。
新しい安定度測定により,H結合経路を欠く密度の自動識別が可能となり,さらなる視覚検査が可能となった。
具体的には,本フレームワークで実現したトポロジカル解析により,H結合経路の消失を特徴付けるための精密な幾何学的基準が得られた。
私たちの電子密度データベースとC++の実装はこのアドレスで利用可能です。
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