Eine benutzerfreundliche Plattform zur virtuellen Erforschung chemischer Reaktionen

Es wurde eine neue Online-Plattform zur Erforschung rechnerisch berechneter chemischer Reaktionswege veröffentlicht, die ein tiefgreifendes Verständnis und Design chemischer Reaktionen ermöglicht.

Fortschritte in der Computerchemie haben zur Entdeckung neuer Reaktionswege für die Synthese hochwertiger Verbindungen geführt. Die Computerchemie erzeugt viele Daten, und der Prozess der Organisation und Visualisierung dieser Daten ist von entscheidender Bedeutung, um sie für zukünftige Forschung nutzen zu können.

Ein Forscherteam der Universität Hokkaido unter der Leitung von Professor Keisuke Takahashi von der Fakultät für Chemie und Professor Satoshi Maeda vom Institute for Chemical Reaction Design and Discovery (WPI-ICReDD) hat eine zentralisierte, interaktive und benutzerfreundliche Plattform entwickelt. Searching Chemical Action and Network (SCAN) zur Erforschung von Reaktionswegen, die durch Computerchemie generiert werden. Ihre Forschung wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Digitale Entdeckung.

„Aus rechnerischer Sicht können chemische Reaktionen als äußerst komplexe Netzwerke betrachtet werden, die aus zahlreichen molekularen Wechselwirkungen bestehen“, erklärt Takahashi. „Viele Tools wurden entwickelt, um diese Netzwerke zu berechnen, wie zum Beispiel die AFIR-Methode, die wir am WPI-ICReDD verwenden. Es werden jedoch auch Tools zur Erforschung dieser berechneten Netzwerke benötigt, was uns zu der aktuellen Studie geführt hat.“

Im Großen und Ganzen bilden alle Rohdaten aus AFIR-Berechnungen einen „Datensee“. Diese Daten werden dann einem Vorverarbeitungsschritt unterzogen, wodurch ein „Data Warehouse“ entsteht. Schließlich greift der „Data Mart“ auf Daten aus dem Data Warehouse zu, ruft diese ab und stellt Tools zum Visualisieren, Analysieren und Teilen der abgerufenen Daten bereit.

„Der Vorverarbeitungsschritt ist entscheidend“, erklärt Maeda. „Die Rohdaten von AFIR enthalten eine immense Menge an Informationen, aus denen die für die SCAN-Plattform erforderlichen Schlüsseldaten extrahiert werden müssen. Diese Schlüsseldaten reichen aus, um die Erstellung einer interaktiven Reaktionswegkarte zu ermöglichen, die durchsucht und angezeigt werden kann.“

SCAN ist im Internet unter verfügbar https://scan.sci.hokudai.ac.jp/. Der Quellcode für SCAN ist ebenfalls öffentlich verfügbar.

„Wir haben SCAN mit einer benutzerfreundlichen grafischen Benutzeroberfläche entwickelt“, schließt Takahashi. „Benutzer können das durch die First-Principle-Rechnung (AFIR) generierte Netzwerk chemischer Reaktionspfade durchsuchen und erkunden. Dies wird dabei helfen, ein detailliertes Verständnis komplexer chemischer Reaktionspfade zu erlangen.“