用于设计分子的方法、系统和设备的制造方法_3

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[0051] 取代基替换聚合物或低聚物中的氢原子,例如烷基氢、羟基氢或胺氢。可用的取代 基和可用的连接位置可以取决于选择的聚合物或低聚物。例如,如果聚合物为聚乙烯吡咯 烷酮,则GUI可以允许用户选择多个取代基中的一个替换聚合物链上或吡咯烷酮环上的烷 基氢。另一可能可以是由接枝的聚乙酸乙烯酯替换聚乙烯吡咯烷酮的烷基氢。
[0052] 作为另一个实例,如果聚合物或低聚物为纤维素或环糊精,则任意数目的取代基 可以通过在D-吡喃葡糖单元2、3和6号位的醚或酯键连接到所述聚合物或低聚物。这样一 来,可以有多个可能的重复单元N,其中可能的重复单元数目取决于独特的非氢取代基的数 目η。例如,以下方程式定义对于溶解度提高的辅料与具有η个独特取代基的纤维素聚合物 可出现的独特的重复单元数目:
[0053] Ν=(2)3η = 8η
[0054] 可用的取代基和可用的连接位置可以取决于选择的聚合物或低聚物。聚环氧乙烷 为用户可以能够连接至乙烯基聚合物的一个实例类别的取代基团。另外或可选择地,包含 聚环氧乙烷的适当的侧链可以接枝到聚合物上。
[0055] 用户也可以选择参比分子和Μ种试验分子的分子数目。在一个实例中,用户可以选 择对于参比分子和Μ种试验分子中每一种的特定分子数目。在另一个实例中,用户可以选择 对于Μ种试验分子中每一种来说参比分子的分子与试验分子的分子的比率。在又一个实例 中,用户可以选择参比分子和Μ种试验分子中每一种在溶剂体系中的浓度,可能按wt%计。 选择参比分子和Μ种试验分子中每一种的分子数目的其他实例也可以是可能的。
[0056] 用户可以从溶剂区域选择溶剂。在一个实例中,溶剂区域可以包括用户输入参比 分子化学式的文本框。在另一个实例中,溶剂区域可以包括一个或多个预定溶剂的下拉菜 单或类似显示。一个或多个预定溶剂可以与一个或多个预定参比分子相同或基本类似的方 式储存。可选择地,用户可以不选择溶剂。在所述实例中,缺省溶剂例如水可以包括在一个 或多个输入中。
[0057] 用户可以从宽泛区域的有机和含水溶剂选择溶剂。代表性的溶剂为水和具有一个 或多个杂原子(例如氧、氮或卤素如氯)的极性有机溶剂。代表性的有机溶剂为醇,例如多官 能醇,例如丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇或甘油;或单官能醇,例如甲醇、乙醇、异丙醇或正丙 醇;醚,例如四氢呋喃,酮,例如丙酮、甲乙酮或甲基异丁基酮;乙酸酯,例如乙酸乙酯;卤代 烃,例如二氯甲烷;或腈,例如乙腈。有机溶剂典型地具有1个至6个,更典型地1个至4个碳原 子。
[0058] 用户可以从接触概率区域选择接触概率类型。在一个实例中,用户从以下接触概 率类型中的一个进行选择:参比分子-参比分子、参比分子-试验分子、参比分子-溶剂、和/ 或试验分子-溶剂。另外,用户可以选择多于一个类型的接触概率。如果用户不选择接触概 率类型,则缺省接触概率类型(例如可能参比分子-试验分子类型)可以包括在一个或多个 输入中。
[0059] 在进一步的实施方式中,用户可以经由GUI选择另外的区域。用户可以选择误差棒 (bin width)(Sr)用于确定一个或多个接触概率。用户可以选择δΗ吏得δΓ小得足以顾及到 分子对(例如,与β物类粒子配对的α物类粒子)中的空间变异同时大得足以获得充分平滑分 布的接触概率。在一个实例中,用户可以为Μ种试验分子中每一种选择δι·。在另一个实例中, 用户可以选择一个用于Μ种试验分子中的多于一种的δ Γ。可选择地,计算设备可以配置为基 于可能参比分子和/或Μ种试验分子Μ种试验分子中的一种或多种来选择δΓ。
[0060] 可选择地或另外,用户可以在便携式存储设备例如便携式通用串行总线(USB)驱 动上存储表示以下中一个的信息:参比分子、Μ种试验分子、溶剂和/或接触概率类型。用户 可以将USB驱动插入到包括在计算设备用户界面中的USB端口中,计算设备可以从USB驱动 接收一个或多个输入。可选择地或另外,处理器可以经由有线或无线连接例如可能通过计 算网络104接收来自与计算设备连接的远程计算设备的一个或多个输入。
[0061] 在方框404,所述方法400包括使用分子模拟器生成Μ组模拟数据。分子模拟器可以 采用任何现在已知或以后开发的算法、方法、工艺或技术以模拟系统的分子力场。在一个实 例中,分子模拟器可以米用分子动力学模型来模拟系统。在另一个实例中,分子模拟器可以 使用Metropolis Monte Carlo模型来模拟系统。其他实例也可以是可能的。
[0062] 分子模拟器可以生成用于模拟溶剂体系中参比分子和Μ种试验分子中每一种之间 分子相互作用的一组模拟数据,提供Μ组模拟数据。关于图5描述确定每个Μ组模拟数据中每 一组的实例方法。
[0063]在方框406,所述方法400包括确定对于Μ组模拟数据中每一组的α物类与β物类结 果之间的接触概率,从而提供Μ个接触概率。α物类和β物类的标识信息各自可以取决于接触 概率类型。作为一个实例,下表可以基于接触概率类型定义α物类和β物类:
[0065] 其他类型的接触概率也可以是可能的。
[0066] 在一个实例中,计算设备基于从用户经由GUI接收的选择的接触概率类型来确定 接触概率。可选择地,计算设备可以确定接触概率类型的一个或多个或可能全部的Μ个接触 概率。关于图6描述确定Μ组模拟数据中每一组的接触概率的实例方法。
[0067]在方框408,所述方法400包括基于Μ个接触概率中的至少一个来确定模拟结果。在 一个实例中,模拟结果可以包括表示Μ个接触概率的信息。在另一个实例中,模拟结果可以 为Μ个接触概率中一个或多个的每一个的傅里叶变换。在所述实例中,计算可以确定各接触 概率的傅里叶变换,并且在模拟结果中包括每个傅里叶变换。
[0068]在另一个实例中,模拟结果可以包括可用于比较Μ种试验分子的信息,例如可能基 于与Μ种试验分子中每一种相关联的接触概率的Μ种溶质的表或列表。在另一个实施方式 中,模拟结果为从Μ种试验分子基于表和/或Μ个接触概率选择的优选试验分子的标识信息。 其他实例也可以是可能的。关于图7描述确定模拟结果的实例方法。
[0069]在方框410,所述方法400包括使显示设备显示表示结果的信息。在一个实例中,计 算设备可以使显示设备显示表示GUI上模拟结果的信息。表示结果的信息可以包括表格、图 表、文本和/或任何其他合适的模拟结果显示的一个或多个。
[0070] 用户也可以与GUI交互以选择所需要的表示模拟结果的信息显示。例如,用户可以 与GUI交互以选择Μ种试验分子和接触概率和/或优选试验分子的表。计算设备也可以配置 为表示一组或多组模拟数据的显示信息,其可能响应由用户与GUI交互接收的另外输入。
[0071] 在图4,方法400的方框按照执行顺序进行描述。在一个实例中,计算设备可以同时 执行方法400中一个或多个方框的步骤。例如,计算设备可以同时执行404-408中两个或多 个方框的一部分。其他实例也可以是可能的。
[0072]图5为方法500的流程图。计算设备可以执行方法500中一个或多个方框的步骤,以 使用分子模拟器生成一组模拟数据。方法500为当执行方法400的方框404的步骤时计算设 备可以采用的方法的一个实例。即,计算设备可以执行方法500,确定对于Μ种试验分子中每 一种试验分子的一组模拟数据。
[0073] 当执行关于方法500描述的模拟时,计算设备可以使用一个或多个模拟引擎。模拟 引擎可以为现在已知或以后开发的任何模拟引擎,其适于模拟参比分子和试验分子之间的 分子相互作用。
[0074] 如前述解释的,参比分子可以为聚合物或低聚物。当执行本申请中描述的模拟时, 计算设备可以使用试验分子片段,其中每个片段包括试验分子的约四个至五个单体单元。 在另一个实例中,计算设备可以使用试验分子的较长或较短片段。例如,试验分子的长度可 以为参比分子的多倍。作为一个实例,试验分子的长度可以为参比分子长度的四倍至五倍。 其他实例倍数也是可能的。
[0075]在方框502,所述方法500包括执行初始模拟,确定参比分子和试验分子的热力学 平衡条件。在一个实例中,热力学平衡条件可以包括,例如在溶液体积中参比分子和/或试 验分子的平衡温度、平衡时间、平衡压力和/或平衡密度。在另一个实例中,热力学平衡条件 可以包括其他和/或另外的条件。
[0076]计算设备可以使用分子模拟器确定参比分子和试验分子的热力学平衡条件。在一 个实例中,分子模拟器可以评估当执行初始模拟时参比分子和试验分子少数分子的能量, 可能少至与参比分子的分子和试验分子的分子总分子数目的百分之一至百分之五。参比分 子和试验分子的其他实例数量也可以是可能的。
[0077]在方框504,所述方法500包括执行参比分子和试验分子在热力学平衡条件的制备 模拟。一般地,参比分子和试验分子的制备模拟可以包括评价较大数目分子的参比分子和 试验分子之间的分子相互作用。以此方式,分子模拟器可以生成显著更多的数据,其可用于 评价参比分子和试验分子之间的分子相互作用。
[0078]在方框506,所述方法500包括在一个或多个模拟时间时生成模拟数据样品,提供 包括一个或多个模拟数据样品的一组模拟数据。每个模拟数据样品可以包括在各模拟时间 时表示参比分子和试验分子各自的多个分子位置的信息(即,分子在溶液中模拟的三维位 置和取向)。
[0079] 在一个实例中,固定的时间间隔可以分隔开一个或多个模拟时间中的每一个模拟 时间。在制备模拟期间的另一个实例数据中,各个连续的模拟时间之间的时间是随机的。例 如,计算设备可以随机采集制备模拟期间的五百个模拟数据样品。其他实例也是可能的。
[0080] 图6为方法600的流程图。计算设备可以执行方法600的一个或多个方框的步骤,基 于一组模拟数据确定两个分子物类之间的接触概率。方法600为当执行方法400方框406的 步骤时计算设备可以执行的方法的一个实例。即,计算设备可以执行方法400的步骤,确定Μ 组模拟数据中每一组的接触概率,从而提供Μ个接触概率。
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