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Uso de multipolos atômicos e desenvolvimento de modelos de machine learning na investigação de estados de transição

Processo: 17/22741-3
Modalidade de apoio:Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2018
Data de Término da vigência: 02 de fevereiro de 2023
Área de conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
Pesquisador responsável:Roy Edward Bruns
Beneficiário:Leonardo José Duarte
Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
Bolsa(s) vinculada(s):18/24844-7 - Uso de tensores polares atômicos e parâmetros QCT para treinar um modelo de machine learning e prever constantes de Hammett, BE.EP.DD
Assunto(s):Química teórica   Estado de transição   Teoria quântica   Espectroscopia infravermelha   Aprendizado computacional
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:Charge-Charge Transfer-Dipolar-Polarization | espectroscopia de infravermelho | Estado de transição | machine learning | Quantum Theory of Atoms in Molecules | Transferabilidade | Química Teórica

Resumo

A aplicação do modelo de Charge - Charge Transfer - Dipolar Polarization (CCTDP) para intensidades no infravermelho provou-se uma ferramenta poderosa para extração de informação da dinâmica de densidade eletrônica de diversas classes de moléculas quando há um movimento vibracional. Dados empíricos mostram uma grande correlação entre parâmetros de reatividade ou interações intermoleculares e a intensidade de infravermelho, de modo que o modelo CCTDP permite identificar quais os fatores que contribuem majoritariamente para a reatividade ou estabilização de interações intermoleculares. Trabalhos anteriores do grupo já mostraram a aplicação do modelo com a energia de estabilização de ligação de hidrogênio. Nesse projeto, serão estudados estados de transição de diferentes reações, analisando suas intensidades vibracionais, em especial, as pertencentes às bandas de frequência imaginária, uma vez que as coordenadas normais desse modo vibracional simulam as trajetórias dos átomos que originam o estado de transição. Buscando, dessa forma, compreender como a dinâmica da densidade eletrônica influencia na física do estado de transição. Por ser fundamentado na teoria QTAIM do professor Bader, os parâmetros CCTDP possuem propriedades de transferabilidade, ou seja, são característicos para determinados grupos. Dessa forma, poderão ser utilizados para a construção de modelos de previsão, que permitiram uma inferência rápida de reatividade sem elevado custo computacional. Para tal, serão utilizadas técnicas de machine learning. (AU)

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Publicações científicas (14)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
DUARTE, LEONARDO J.; BRUNS, ROY. E.. Energetic Origins of Force Constants: Adding a New Dimension to the Hessian Matrix via Interacting Quantum Atoms. Journal of Physical Chemistry A, v. 126, n. 48, p. 10-pg., . (18/08861-9, 17/22741-3)
RICHTER, WAGNER E.; DUARTE, LEONARDO J.; BRUNS, ROY E.. Atomic charge and atomic dipole modeling of gas-phase infrared intensities of fundamental bands for out-of-plane CH and CF bending vibrations. SPECTROCHIMICA ACTA PART A-MOLECULAR AND BIOMOLECULAR SPECTROSCOPY, v. 251, . (17/22741-3, 18/08861-9)
DUARTE, LEONARDO J.; BRUNS, ROY E.. br Electronic Distribution of S(N)2 IRC and TS Structures: Infrared Intensities of Imaginary Frequencies. JOURNAL OF CHEMICAL THEORY AND COMPUTATION, v. 18, n. 4, p. 11-pg., . (17/22741-3, 18/08861-9)
DUARTE, LEONARDO J.; RICHTER, WAGNER E.; BRUNS, ROY E.; POPELIER, PAUL L. A.. Electrostatics Explains the Reverse Lewis Acidity of BH3 and Boron Trihalides: Infrared Intensities and a Relative Energy Gradient (REG) Analysis of IQA Energies. Journal of Physical Chemistry A, v. 125, n. 39, p. 8615-8625, . (18/24844-7, 18/08861-9, 17/22741-3)
DUARTE, LEONARDO J.; BRUNS, ROY E.. Atomic Polarizations, Not Charges, Determine CH Out-of-Plane Bending Intensities of Benzene Molecules. Journal of Physical Chemistry A, v. 122, n. 51, p. 9833-9841, . (09/09678-4, 18/08861-9, 17/22741-3)
SILVA, ARNALDO F.; DUARTE, LEONARDO J.; POPELIER, PAUL L. A.. Contributions of IQA electron correlation in understanding the chemical bond and non-covalent interactions. STRUCTURAL CHEMISTRY, v. 31, n. 2, . (14/21241-9, 17/22741-3, 18/24844-7)
DUARTE, LEONARDO J.; SILVA, ARNALDO F.; RICHTER, WAGNER E.; BRUNS, ROY E.. Infrared Intensification and Hydrogen Bond Stabilization: Beyond Point Charges. Journal of Physical Chemistry A, v. 123, n. 30, p. 6482-6490, . (18/08861-9, 14/21241-9, 17/22741-3)
SAUZA-DE LA VEGA, ARTURO; DUARTE, LEONARDO J.; SILVA, ARNALDO F.; SKELTON, JONATHAN M.; ROCHA-RINZA, TOMAS; POPELIER, PAUL L. A.. Towards an atomistic understanding of polymorphism in molecular solids. Physical Chemistry Chemical Physics, v. 24, n. 18, p. 17-pg., . (18/24844-7, 17/22741-3, 15/22247-3, 14/21241-9)
KHAN, DANISH; DUARTE, LEONARDO J.; POPELIER, PAUL L. A.. An Interacting Quantum Atoms (IQA) and Relative Energy Gradient (REG) Analysis of the Anomeric Effect. Molecules, v. 27, n. 15, p. 17-pg., . (17/22741-3)
DUARTE, LEONARDO J.; RICHTER, WAGNER E.; BRUNS, ROY E.. Characteristic Substituent Effect Model for the Infrared Intensities of the X2CY (X = H, F, Cl, Br; Y = O, S) Molecules. Journal of Physical Chemistry A, v. N/A, p. 9-pg., . (18/08861-9, 17/22741-3)
RICHTER, WAGNER E.; DUARTE, LEONARDO J.; BRUNS, ROY E.. navoidable failure of point charge descriptions of electronic density changes for out-of-plane distortion. SPECTROCHIMICA ACTA PART A-MOLECULAR AND BIOMOLECULAR SPECTROSCOPY, v. 271, . (17/22741-3, 18/08861-9)
DUARTE, LEONARDO J.; BRUNS, ROY E.. FTIR and dispersive gas phase absolute infrared intensities of hydrocarbon fundamental bands. SPECTROCHIMICA ACTA PART A-MOLECULAR AND BIOMOLECULAR SPECTROSCOPY, v. 214, p. 1-6, . (18/08861-9, 17/22741-3, 09/09678-4)
RICHTER, WAGNER E.; DUARTE, LEONARDO J.. Infrared intensities of (B6C)(2-): a true challenge for DFT methods. Journal of Molecular Modeling, v. 28, n. 10, p. 6-pg., . (17/22741-3)
DUARTE, LEONARDO J.; RICHTER, WAGNER E.; BRUNS, ROY E.. Characteristic Substituent Effect Model for the Infrared Intensities of the X2CY (X = H, F, Cl, Br; Y = O, S) Molecules. Journal of Physical Chemistry A, v. 127, n. 14, p. 9-pg., . (18/08861-9, 17/22741-3)
Publicações acadêmicas
(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)
DUARTE, Leonardo José. Chemistry of molecular vibrations. 2023. Tese de Doutorado - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Química Campinas, SP.