识别和修正多孔材料晶体结构中重复原子的方法及系统技术方案

本申请公开了一种识别和修正多孔材料晶体结构中重复原子的方法及系统，其中，方法包括以下步骤：将原始原子的位置坐标信息进行转化，得到转化后坐标；识别所述原始原子的元素类型，并基于所述元素类型对所述转化后坐标进行分组，得到若干原子位置组；基于所述原子位置组，对组内两个原子之间的距离进行计算，得到原子间距离；基于所述原子距离判断两个原子中是否存在重复原子，若存在所述重复原子，则进行修正。本申请可以用于沸石，金属有机框架，共价有机框架的晶体结构修正中，可以有效移除晶体信息文件中多余的原子；本申请可以代替人工，有效节省了时间并且提高了结构修正效率。有效节省了时间并且提高了结构修正效率。有效节省了时间并且提高了结构修正效率。

【技术实现步骤摘要】
识别和修正多孔材料晶体结构中重复原子的方法及系统


[0001]本申请涉及功能材料
，具体涉及一种识别和修正多孔材料晶体结构中重复原子的方法及系统。

技术介绍

[0002]随着材料科学的不断发展，目前合成的多孔材料已经有成千上万种，包括分子筛，沸石，活性炭，金属有机框架，类沸石有机框架和共价有机框架等，他们被广泛应用于气体的吸附分离，催化和传感等领域。其中基于吸附的分离方法有潜力替代传统的低温蒸馏或者化学吸收法，被认为是技术和经济上双可行的分离手段。然而通过实验手段来考察这些材料的吸附或分离能力是非常耗时的，而且通常伴随着毒性的风险。因此，基于不断成熟精准的力场，模拟计算手段成了预测多孔材料性能的主要手段之一。
[0003]目前已经有大量的工作采用了高通量计算筛选的方法来得到理论上分离性能优异的MOF。其中西北大学的Snurr教授的课题组成员在通过大规模筛选了13万种MOF对甲烷的吸附后，成功合成了性能优异的MOF材料。这有力地说明了模拟作为一种经济有效的有段能够预测和定向指导材料的合成。
[0004]通常来说，用于模拟的“晶体材料”是由实际合成材料通过单晶衍射得到的。而在实验过程中，由于有些合成材料不是完美晶体，或者在合成中并没有把溶剂完全移除，这会导致最终得到的晶体信息文件出现错误或者重复的原子。对于基于力场的模拟来说，多孔结构框架上的原子被赋予一定的势能参数和电荷。当出现重复原子的时候，不仅多孔材料的孔结构会发生改变，多孔材料对气体分子的相互作用也会具有一定的偏差，导致出现模拟结果与实际不符的情况。早期研究人员在做大规模计算时，会检查多孔材料晶体信息文件中是否合理。这种方法勉强适用于多孔材料数量较少的数据库中，但是当数据库中收录的文件变多时(比如CoreMOF 2019数据库中收录了12020种MOF材料的晶体信息文件)，这种检查是非常耗时而且通常会漏查或者修改不正确。

技术实现思路

[0005]本申请提供了一种识别和修正多孔材料晶体结构中重复原子的方法及系统，能够有效识别和修正不合适的多孔材料的晶体信息文件，尽可能提高模型预测的准确性。
[0006]为达到上述目的，本申请提供了以下方案：
[0007]识别和修正多孔材料晶体结构中重复原子的方法，包括以下步骤：
[0008]将原始原子的位置坐标信息进行转化，得到转化后坐标；
[0009]识别所述原始原子的元素类型，并基于所述元素类型对所述转化后坐标进行分组，得到若干原子位置组；
[0010]基于所述原子位置组，对组内两个原子之间的距离进行计算，得到原子间距离；
[0011]基于所述原子距离判断两个原子中是否存在重复原子，若存在所述重复原子，则进行修正。
[0012]优选的，所述转化的方法包括：
[0013]将所述原始原子在x、y、z方向上的分位坐标进行转化，得到笛卡尔坐标。
[0014]优选的，所述分组方法包括：
[0015]识别所述元素类型相同的原子，得到相同元素原子；
[0016]基于所述相同元素原子，获取与所述相同元素原子对应的所述笛卡尔坐标；
[0017]基于所述相同元素原子和所述笛卡尔坐标进行分组，得到若干所述原子位置组。
[0018]优选的，所述计算的方法包括：
[0019]采用穷举法，对所述原子位置组中的两个原子之间的距离进行计算，得到原子间距离。
[0020]优选的，所述判断的方法包括：
[0021]基于原子的范德华半径和成键规则，设定两个原子之间正常距离的距离下限；
[0022]判断所述原子间距离是否小于所述距离下限，若判断为是，则认定为所述重复原子。
[0023]优选的，所述修正的方法包括：
[0024]获取所述重复原子的第一基本信息；
[0025]在生成晶体多孔材料基本信息文件时，自动忽略包含所述第一基本信息的数据组，完成修正。
[0026]本申请还提供了识别和修正多孔材料晶体结构中重复原子的系统，包括：坐标转化模块、分组模块、距离计算模块和判断修正模块；
[0027]所述坐标转化模块用于将原始原子的位置坐标信息进行转化，得到转化后坐标；
[0028]所述分组模块用于识别所述原始原子的元素类型，并基于所述元素类型对所述转化后坐标进行分组，得到若干原子位置组；
[0029]所述距离计算模块用于基于所述原子位置组，对组内两个原子之间的距离进行计算，得到原子间距离；
[0030]所述判断修正模块用于基于所述原子距离判断两个原子中是否存在重复原子，若存在所述重复原子，则进行修正。
[0031]优选的，所述判断修正模块包括：判断单元和修正单元；
[0032]所述判断单元用于基于原子的范德华半径和成键规则，设定两个原子之间正常距离的距离下限，判断所述原子间距离是否小于所述距离下限，若判断为是，则认定为所述重复原子；
[0033]所述修正单元用于获取所述重复原子的第一基本信息，在生成晶体多孔材料基本信息文件时，自动忽略包含所述第一基本信息的数据组，完成修正。
[0034]本申请的有益效果为：
[0035]本申请可以用于沸石，金属有机框架，共价有机框架的晶体结构修正中，可以有效移除晶体信息文件中多余的原子。利用本申请方法检查了500个MOF的结构，并对得到的更改后的晶体信息文件进行结构优化，并且抽取20个原本异常的结构进行检查，发现所有修正过后的结构都已经成功移除了重复原子。本申请代替人工，有效节省了时间并且提高了结构修正效率。
附图说明
[0036]为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037]图1为本申请实施例一的方法流程示意图；
[0038]图2为本申请实施例一的单胞晶格参数示意图；
[0039]图3为本申请实施例一的方法流程逻辑图；
[0040]图4为本申请实施例一的晶体结构局部调整示意图；
[0041]图5为本申请实施例二的系统结构示意图。
具体实施方式
[0042]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0043]为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
[0044]实施例一
[0045]在本实施例一中，如图1所示，识别和修正多孔材料晶体结构中重复原子的方法，包括以下步骤：
[0046]S1.将原始原子的位置坐标信息进行转化，得到转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.识别和修正多孔材料晶体结构中重复原子的方法，其特征在于，包括以下步骤：将原始原子的位置坐标信息进行转化，得到转化后坐标；识别所述原始原子的元素类型，并基于所述元素类型对所述转化后坐标进行分组，得到若干原子位置组；基于所述原子位置组，对组内两个原子之间的距离进行计算，得到原子间距离；基于所述原子距离判断两个原子中是否存在重复原子，若存在所述重复原子，则进行修正。2.根据权利要求1所述识别和修正多孔材料晶体结构中重复原子的方法，其特征在于，所述转化的方法包括：将所述原始原子在x、y、z方向上的分位坐标进行转化，得到笛卡尔坐标。3.根据权利要求2所述识别和修正多孔材料晶体结构中重复原子的方法，其特征在于，所述分组方法包括：识别所述元素类型相同的原子，得到相同元素原子；基于所述相同元素原子，获取与所述相同元素原子对应的所述笛卡尔坐标；基于所述相同元素原子和所述笛卡尔坐标进行分组，得到若干所述原子位置组。4.根据权利要求1所述识别和修正多孔材料晶体结构中重复原子的方法，其特征在于，所述计算的方法包括：采用穷举法，对所述原子位置组中的两个原子之间的距离进行计算，得到原子间距离。5.根据权利要求1所述识别和修正多孔材料晶体结构中重复原子的方法，其特征在于，所述判断的方法包括：基于原子的范德华半径和成键规则，设定两个原子之间正常距离的距离下限；判断所述原子间距离是否小于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙伟振，高维群，郑伟中，赵玲，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：