【學(xué)術(shù)報(bào)告】結(jié)合聚合反應(yīng)模擬、分子模擬和主動(dòng)學(xué)習(xí)進(jìn)行高分子材料計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)
日期：2024-06-27
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主講人：高寒宇，助理教授，香港科技大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)系
時(shí)間：2024年6月27日（周四）16:00
地點(diǎn)：閔行校區(qū)化學(xué)樓A樓518會(huì)議室
邀請(qǐng)人：周寅寧 研究員
報(bào)告人簡(jiǎn)介
高寒宇，香港科技大學(xué)助理教授。高寒宇于2012年從清華大學(xué)化學(xué)工程專業(yè)獲得學(xué)士學(xué)位。之后，他在美國(guó)西北大學(xué)化學(xué)與生物工程系跟隨Linda Broadbelt教授完成了博士學(xué)位。在2017年到2020年期間，他在麻省理工學(xué)院Klavs Jensen教授的課題組組擔(dān)任博士后研究員。高寒宇的研究興趣包括使用計(jì)算機(jī)技術(shù)，包括模擬、優(yōu)化和機(jī)器學(xué)習(xí)，來(lái)解決化學(xué)反應(yīng)和材料的設(shè)計(jì)問(wèn)題。
報(bào)告摘要
高分子材料廣泛應(yīng)用于各種生活和工業(yè)應(yīng)用中，包括儲(chǔ)能、膜材料、生物醫(yī)學(xué)材料等。盡管在過(guò)去幾十年中新材料開(kāi)發(fā)進(jìn)展很快，但由于單體結(jié)構(gòu)和聚合方法的無(wú)窮可變性，高分子材料的探索仍具有巨大潛力。為了滿足對(duì)具有增強(qiáng)熱學(xué)、機(jī)械、光學(xué)、電子性能以及易于合成和生產(chǎn)的更好高分子材料的需求，計(jì)算機(jī)建模被用來(lái)輔助高分子材料設(shè)計(jì)，為傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提供一定的指導(dǎo)。然而，高分子材料的模擬計(jì)算仍然存在多方面的挑戰(zhàn)，包括如何高效準(zhǔn)確的進(jìn)行聚合反應(yīng)模擬，聚合物分子模擬，以及將多尺度的模型結(jié)合等等。因此，一個(gè)端到端高分子計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的集成計(jì)算框架非常有必要。
在本研究中，我們將動(dòng)力學(xué)蒙特卡洛和分子模擬結(jié)合，用于設(shè)計(jì)聚合反應(yīng)條件以達(dá)成目標(biāo)高分子材料性能。一方面，我們改進(jìn)了動(dòng)力學(xué)蒙特卡羅算法，并將其與主動(dòng)學(xué)習(xí)算法結(jié)合，以有效地設(shè)計(jì)高分子鏈序列分布。另一方面，我們運(yùn)用粗粒度分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算不同序列分布對(duì)應(yīng)的熱學(xué)和機(jī)械性能。此外，我們運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)模型學(xué)習(xí)模擬計(jì)算得到的數(shù)據(jù)庫(kù)，以提高預(yù)測(cè)效率，并更好地統(tǒng)一聚合建模和高分子分子模擬的時(shí)間尺度。該項(xiàng)工作是朝著端到端高分子材料計(jì)算輔助設(shè)計(jì)的重要一步，為后續(xù)模型的迭代和提升打下基礎(chǔ)。
