Graphical Gaussian process regression model for aqueous solvation free energy prediction of organic molecules in redox flow batteries

文献情報

出版日 2021-10-28
DOI 10.1039/D1CP04475C
インパクトファクター 3.676
著者

Peiyuan Gao, Xiu Yang, Yu-Hang Tang, Muqing Zheng, Amity Andersen, Vijayakumar Murugesan, Aaron Hollas, Wei Wang


原文を見る

要旨

The solvation free energy of organic molecules is a critical parameter in determining emergent properties such as solubility, liquid-phase equilibrium constants, pKa and redox potentials in an organic redox flow battery. In this work, we present a machine learning (ML) model that can learn and predict the aqueous solvation free energy of an organic molecule using the Gaussian process regression method based on a new molecular graph kernel. To investigate the performance of the ML model for electrostatic interaction, the nonpolar interaction contribution of the solvent and the conformational entropy of the solute in the solvation free energy, three data sets with implicit or explicit water solvent models, and contribution of the conformational entropy of the solute are tested. We demonstrate that our ML model can predict the solvation free energy of molecules at chemical accuracy with a mean absolute error of less than 1 kcal mol−1 for subsets of the QM9 dataset and the Freesolv database. To solve the general data scarcity problem for a graph-based ML model, we propose a dimension reduction algorithm based on the distance between molecular graphs, which can be used to examine the diversity of the molecular data set. It provides a promising way to build a minimum training set to improve prediction for certain test sets where the space of molecular structures is predetermined.

関連文献

Anti-icing properties of a superhydrophobic surface in a salt environment: an unexpected increase in freezing delay times for weak brine droplets

Ludmila B. Boinovich, Alexandre M. Emelyanenko, Kirill A. Emelyanenko, Konstantin I. Maslakov

2015-12-14 Paper

DOI: 10.1039/C5CP06988B

A zero dimensional model of lithium–sulfur batteries during charge and discharge

Monica Marinescu, Teng Zhang, Gregory J. Offer

2015-11-12 Paper

DOI: 10.1039/C5CP05755H

High order forces and nonlocal operators in a Kohn–Sham Hamiltonian

N. Scott Bobbitt, Grady Schofield, Charles Lena, James R. Chelikowsky

2015-06-24 Paper

DOI: 10.1039/C5CP02561C

Variable electronic properties of lateral phosphorene–graphene heterostructures

Xiaoqing Tian, Lin Liu, Yu Du, Juan Gu, Jian-bin Xu, Boris I. Yakobson

2015-11-06 Paper

DOI: 10.1039/C5CP05443E

Nuclear quantum tunnelling in enzymatic reactions – an enzymologist's perspective

Linus O. Johannissen, Sam Hay, Nigel S. Scrutton

2015-03-27 Perspective

DOI: 10.1039/C5CP00614G

Effects of various kinetic rates of FtsZ filaments on bacterial cytokinesis

Zi He, Zhuan Liu, Kunkun Guo, Lina Ding

2015-11-06 Paper

DOI: 10.1039/C5CP00183H

Measurement and prediction of quantum coherence effects in biological processes

Aurélien de la Lande, Vicent Moliner, Dennis Salahub

2015-09-17 Editorial

DOI: 10.1039/C5CP90134K

Inside front cover

Cover

DOI: 10.1039/C5CP90215K

こちらもおすすめ

化合物よくある質問

H-Leu-Ser-Lys-Leu-OH trifluoroacetate saltに適用される法規ガイドラインは何ですか?

CAS番号162559-45-7のH-Leu-Ser-Lys-Leu-OH trifluoroacetate saltは、GHS( Chemicals Clas...

162559-45-7H-Leu-Ser-Lys-Leu-OH...
化合物よくある質問

Trimethyltin Chlorideの物理化学的性質は何ですか?

CAS番号1066-45-1のトリメチルチリドは、白色結晶性粉末で、分子量は297.77です。この化合物は水にわずかに溶けますが、酢酸、エタノール、ジエチルエー...

1066-45-1Trimethyltin Chlorid...
化合物よくある質問

ニコール酸化物水和物の主な用途は何ですか?

ニコール酸化物水和物は、主に金属分離、研磨剤、酸化剤、染料製造の原料として利用されます。また、電気化学製品、触媒、分析化学の分野でも広く使用されています。

7789-49-3Nickel(II) Bromide T...
化合物よくある質問

(2,3-二甲基-2H-吲唑-6-基)boronic acidを取り扱う際の実験室安全事項は何ですか?

(2,3-二甲基-2H-吲唑-6-基)boronic acidを取り扱う際は、PPE(防護服、ゴーグル、マスク、手袋)を使用する必要があります。ドラフトチャンバ...

1253912-00-3(2,3-dimethyl-2H-ind...
化合物よくある質問

4-ブロモ-1-メトキシ-2-(2-メトキシエトオキシ)ベンゼンは安全ですか?

4-ブロモ-1-メトキシ-2-(2-メトキシエトオキシ)ベンゼンは一般的に安全とは言えません。取扱いには注意が必要で、直接的な皮膚接触や吸入は避けてください。

1132672-05-94-Bromo-1-methoxy-2-...
化合物よくある質問

4,4-双(5-甲基-2-苯并噁唑基)二苯乙烯はどの業界で使用されていますか?

4,4-双(5-甲基-2-苯并噁唑基)二苯乙烯は医薬業界、ポリマー業界、センサー業界、半導体業界で使用されています。特に、光触媒や蛍光材料として利用されています...

2397-00-42,2'-(1,2-Ethenediyl...
化合物よくある質問

2,3,5,6-四氯-4-ピリジンスチオールを取り扱う際の実験室安全事項は何ですか?

2,3,5,6-四氯-4-ピリジンスチオールは非常に毒性があり、皮膚や粘膜に刺激を与える可能性があります。取り扱う際には、ゴーグル、ゴム手袋、防塵マスクを着用し...

10351-06-12,3,5,6-Tetrachloro-...
化合物よくある質問

替米沙坦ナトリウムとは何ですか?

替米沙坦ナトリウム(CAS番号: 515815-47-1)は、血管張力素II受容体拮抗薬として機能する医薬品で、高血圧症の治療に使用されます。

515815-47-1Telmisartan sodium
化合物よくある質問

TG 4-155はどのように合成されますか?

TG 4-155は、2-(2-メチル-1H-インドン-1-イル)エチルアミドと3,4,5-トリメトキシフェノールを反応させ、選択性的に合成できます。一般的には、...

1164462-05-8(2E)-N-[2-(2-Methyl-...
化合物よくある質問

エチルヒドロキシキニリン-6-カルボキシ酸は適用される法規ガイドラインは何ですか?

エチルヒドロキシキニリン-6-カルボキシ酸のCAS番号1261631-01-9は、GHS分類の第2クラスの腐食物質(皮膚に強い腐食性)に分類されます。また、EU...

1261631-01-9Ethyl 7-Hydroxyquino...

掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

おすすめサプライヤー

免責事項
このページに表示される学術雑誌情報は、参考および研究目的のみを目的としています。当社は雑誌出版社とは提携しておらず、投稿の取り扱いも行っておりません。出版に関するお問い合わせは、各雑誌出版社に直接ご連絡ください。
表示されている情報に誤りがある場合は、support@chemtradehub.com までご連絡ください。迅速に確認し、対応いたします。