物理学 > 生物物理
[提交于 2025年7月2日
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标题: 基于机器学习的DNA功能化纳米颗粒多尺度设计用于双螺旋结构的靶向自组装
标题: Machine Learning Guided Multiscale Design of DNA-functionalized Nanoparticles for Targeted Self-Assembly of the Double Gyroid
摘要: 在软物质科学中,通常的目标是设计具有特定性质的新材料。这些材料可以用于许多应用,每种应用都需要优化特定的特性以达到最大的适配性。利用自组装过程,其中目标结构是从适当设计的构建模块中获得的,是这一优化的强大工具。然而,如何一般性地设计可实现的构建模块以导致所需的相态,仍然是一个开放性问题。在这项工作中,双螺旋结构被选为目标结构,使用DNA功能化的纳米颗粒作为我们的构建模块。利用现有的对势作为灵感,定义了一个大的设计空间以探索目标结构。实施了一种有效的搜索策略,首先使用自由能计算对原始的细粒度构建模块模型进行粗粒化,然后快速评估每个设计的适配性。这些数据随后被输入到机器学习算法中,通过主动学习循环获得我们设计空间中所有候选人的预测。通过与细粒度模型的界面钉扎计算,成功粗粒化的设计被再次识别和评估。这项工作导致了特定的、实验相关的DNA功能化纳米颗粒设计的发展,这些设计能够自组装成目标相态。所使用的方法可以扩展到其他类型的构建模块和目标结构。
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