Создана программа для полного анализа формы линий спектров ЯМР

Полный анализ формы линии ЯМР-спектров для крупных спиновых систем  сложен. Стандартные программы при оптимизации многомерных функций постоянно «застревают» в локальных минимумах, особенно если нет надежных стартовых параметров. Классический пример такой проблемы — винилнорборнен (VNB), нужное сырье для передовых полимеров, эластомеров и электроники. При синтезе он дает смесь изомеров, чьи ЯМР-сигналы перекрываются в нечитаемую информацию. Долгие годы их точная структура принималась просто на веру на основе теоретических моделей (правило Альдера), потому что экспериментально подтвердить это было слишком сложно.

Вот два новых программных инструмента, которые преодолевают эти вычислительные барьеры: FOMA и ANATOLIA-X.

Инструмент FOMA (first-order multiplet analyzer) отлично справляется с фиттингом отдельных сложных мультиплетов. Вместо привычной деконволюции алгоритм синтетически восстанавливает полную форму линии. А чтобы стабилизировать сходимость и не провалиться в локальные минимумы, авторы применили метод последовательно уменьшающегося лоренцева уширения.

В свою очередь, модифицированная программа ANATOLIA-X берет на себя сильно связанные мультиплеты. Она использует X-факторизацию спинового гамильтониана (приближение слабой связи) — математический трюк, который позволяет изолировать сильно связанные группы спинов, дробить гигантские матрицы на компактные блоки и радикально ускорять оптимизацию.

Исходный код обеих программ выложили в открытый доступ на GitHub.

Источник: Пресс –служба РТУ МИРЭА