面向 3D 晶体的构建块感知生成式建模：金属有机框架
化学物理
2025-05-14 v1 材料科学
机器学习
摘要
金属有机框架 (MOFs) 将无机节点、有机边缘和拓扑网组织为可编程孔洞晶体，但其惊人的数据空间超出粗暴合成的范围。生成式建模持有最终前景，但现有模型要么复用已知构建块，要么限制于小单元胞。我们引入 Building-Block-Aware MOF Diffusion (BBA MOF Diffusion)，一种 SE(3) 等变扩散模型，学习 3D 单个构建块的原子表示，显式编码晶体拓扑网。基于 CoRE-MOF 数据库训练的 BBA MOF Diffusion 能轻松采样单元胞含 1000 原子且几何上有效、新颖且多样性与实验数据库相吻合的 MOFs。其原生构建块表示产生前所未有的金属节点和有机边缘，使可达化学空间提高了一个数量级。一个高分数 [Zn(1,4-TDC)(EtOH)2] MOF 由模型预测并合成，粉末 X 射线衍射、热重分析和 N2 吸附确认其结构忠实。BBA-Diff 为可合成且高性能 MOFs 提供了实用路径。
引用
@article{arxiv.2505.08531,
title = {Building-Block Aware Generative Modeling for 3D Crystals of Metal Organic Frameworks},
author = {Chenru Duan and Aditya Nandy and Sizhan Liu and Yuanqi Du and Liu He and Yi Qu and Haojun Jia and Jin-Hu Dou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.08531},
year = {2025}
}