含能材料也叫“高能化合物”,泛指爆炸物或者廣義的炸藥,其涵蓋推進劑（火藥）,猛炸藥和起爆藥等,覆蓋范圍極其廣泛。傳統(tǒng)的含能材料研發(fā)模式主要以實驗為主,即通過爆炸之后得到的參數(shù)再進行下一步的研究。近年來隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展,出現(xiàn)了以“計算”為手段的含能材料研發(fā)模式,但目前該模式的實現(xiàn)形式存在著人機交互復(fù)雜、計算效率低下、數(shù)據(jù)分析繁瑣以及周期太長等問題,仍然不足以滿足當(dāng)前材料發(fā)展的需求。高通量計算的技術(shù)核心是“體系結(jié)構(gòu)級的數(shù)據(jù)流思想”,強調(diào)高通量、強實時、低延遲以及易擴展等特征,高通量的研發(fā)模式是目前材料研發(fā)領(lǐng)域最好的解決方法之一。盡管高通量研究已經(jīng)在其他材料研究領(lǐng)域廣為使用,但目前含能材料領(lǐng)域缺少一款專門的含能材料高通量設(shè)計交互式系統(tǒng)。所開發(fā)系統(tǒng)以母體（mol）和取代基（smiles）作為輸入,通過高通量模式生成大量分子,然后將這些分子在超算平臺上進行量化計算,最后將分析完成的數(shù)據(jù)返回給用戶,供用戶篩選。本文的工作主要體現(xiàn)在以下幾個方面:1.參與構(gòu)建了一個含能材料高通量設(shè)計的交互式平臺。該交互式平臺,集成了命令輸入、數(shù)據(jù)分析展示、分子繪制以及分子3D結(jié)構(gòu)展示等功能,相比于傳統(tǒng)的通過命... 

【文章來源】：西南科技大學(xué)四川省

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

mol2存儲格式圖

西南科技大學(xué)碩士學(xué)位論文83.從原子列表結(jié)束行的下一行到鍵列表結(jié)束時當(dāng)前分子的鍵信息塊，其包含著當(dāng)前扥自的所有的鍵信息。鍵信息塊的每一行能夠清晰的描述當(dāng)前鍵的連接原子、鍵類型、任何鍵的立體化學(xué)信息以及拓撲結(jié)構(gòu)(如鏈狀或者環(huán)狀)。4.其最后幾行則是mol格式文件的補充信息，其包含著當(dāng)前文件是由哪種軟件生成、標(biāo)識原子編號以及提供未來的可擴展性等信息。mol格式的文件信息如圖2-4所示。圖2-4mol格式文件信息圖Figure2-4fileinformationinmolformat2.2rdkit介紹rdkit是利用c++和python編寫的化學(xué)信息學(xué)和和機器學(xué)習(xí)軟件的集合[25]。在化學(xué)信息學(xué)領(lǐng)域rdkit是常用的化學(xué)信息學(xué)和機器學(xué)習(xí)庫，其可以對常見的分子格式進行讀寫，例如對mol、mol2、smiles等格式的文件進行讀取，也可以將mol、mol2等格式的信息寫入到文件，方便數(shù)據(jù)的存儲。它可以在不同的分子格式之間進行格式轉(zhuǎn)換，例如將mol轉(zhuǎn)為mol2，將smiles轉(zhuǎn)為mol等。rdkit還可以在一個分子結(jié)構(gòu)中進行子結(jié)構(gòu)檢索，也就是將一個大的分子結(jié)構(gòu)拆分成多個小分子結(jié)構(gòu)，從而找出其中的結(jié)構(gòu)組成這樣的功能便于化學(xué)信息學(xué)人員對分子結(jié)構(gòu)的拆分以及信息分析。在分子不是很復(fù)雜的情況下其也可以調(diào)用自己的力場（FF94等）對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化以得到正確的分子表達式。rdkit還可以根據(jù)已有的化學(xué)數(shù)據(jù)信息進行機器學(xué)習(xí)，能快速的對分子性能作出預(yù)測，方便下一代含能分

西南科技大學(xué)碩士學(xué)位論文10表2-1化學(xué)鍵連接關(guān)系鄰接表Table2-1adjacencyofchemicalbondconnection原子連接關(guān)系原子連接關(guān)系原子連接關(guān)系原子連接關(guān)系0111101011011010每一行“1”的個數(shù)就是當(dāng)前編號原子已經(jīng)連接的化學(xué)鍵個數(shù)。將每個原子所連接的化學(xué)鍵個數(shù)統(tǒng)計之后通過比對原子化合價飽和度判斷該位點是否可以被取代，如果可以被取代則將取代位點存成字典格式即取代位點和取代數(shù)，方便接下來取代基連接取代位點時進行位點識別。例如C原子的初始化合價態(tài)為+4價，飽和度為8，即C原子最多只能連4根化學(xué)鍵。假如遍歷9號C原子的連接關(guān)系時，統(tǒng)計出9號C原子只連接了3根化學(xué)鍵，則該C原子還有一個位點可以被取代，因此就將9號C原子及其取代數(shù)存成{9:1}的格式。2.取代位點和取代基的連接方式為將取代位點的原子和取代基上可連接化學(xué)鍵的原子進行連接。為了識別取代基的連接點，首先將輸入的取代基(smiles)左側(cè)加一個7價碘原子(I)作為取代位點占位原子，方便取代時取代基的位點識別。碘原子(I)的化合價飽和度為8，因此碘原子只需要再連接一根化學(xué)鍵即可達到飽和狀態(tài)，所以選擇碘原子(I)作為占位原子最為合適。例如輸入smiles格式的硝基(N(=O)=O)作為取代基，將碘原子(I)拼接在取代基的最左側(cè)形成硝基碘(IN(=O)=O)，接下來運用rdkit將smiles格式的硝基碘(IN(=O)=O)轉(zhuǎn)換成mol格式的硝基碘作為最終的取代基輸入。硝基碘(IN(=O)=O)mol格式文件信息如圖2-5所示。圖2-5硝基碘mol格式文件信息Figure2-5fileinformationofnitroiodinemolformat


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