Специалисты из Национальной ускорительной лаборатории SLAC представили инновационный алгоритм, который открывает новые горизонты в изучении микромира. С использованием рентгеновского излучения, этот метод разрывает молекулы, а затем восстанавливает их структуру на основе данных, полученных с помощью искусственного интеллекта. Подробности исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
В предыдущих работах исследователи сталкивались с трудностями в анализе отдельных свободных молекул. Существующие подходы требуют либо фиксирования образцов, либо объединения данных по множеству частиц. Новый метод кулоновского взрыва элегантно решает эту проблему, позволяя рентгеновскому импульсу ударить по одной молекуле в вакууме, вытягивая электроны. Оставшиеся положительные ионы резко разлетаются в стороны, и их скорость и направление полета помогают восстановить исходную структуру молекулы.
До недавнего времени создание точной модели молекулы представляло собой серьезную задачу из-за вычислительных ограничений. Однако новая модель искусственного интеллекта была обучена на десятках тысяч виртуальных симуляций молекулярных взрывов. Двухступенчатая система машинного обучения позволила нейросети выявлять закономерности там, где традиционные методы терпели неудачу.
В перспективе разработанный алгоритм планируется адаптировать для более крупных молекул, включая белки. Это откроет путь к созданию молекулярных фильмов, которые продемонстрируют динамику химических реакций, шаг за шагом. Данная технология обещает найти широкое применение в медицине и промышленности, улучшая процессы исследования и создания новых веществ.