利用计量经济学工具箱中的变点检测改进单分子电导测量

结构突变广泛存在于从经济学到纳米科学等众多领域的时间序列数据中。对于单分子裂结测量，当分子结断裂时，电导与位移数据中会发生结构突变。这一时刻非常重要，因为此时分子很可能处于其最伸展的几何构型，因此最接近理论预测中使用的几何构型。另一方面，传统的单分子裂结数据分析通常使用整个分子平台来估计单分子电导，当平台倾斜时，这会使估计产生偏差。借鉴在结构突变研究方面已很成熟的计量经济学，我们提出将变点检测（Change Point Detection, CPD）作为一种工具，用于在单分子裂结数据中寻找结断裂点，并改进单分子电导的估计。我们证明，使用 CPD 而非传统的一维电导直方图来确定平均分子电导，所得估计的标准差通常为传统方法的一半，从而大大提高了准确性。我们将 CPD 应用于三个独立的数据集，其中两个关于 4,4'-联吡啶，一个关于硅烷；两个在室温下，一个在 4 K 下；两个在一个实验室，一个在另一个实验室，以展示即使是最简单的 CPD 算法（Chow 检验）也具有广泛的适用性。这种通用性和更高的准确性将传播到更准确的理论模拟中。这些改进的指标反过来将进一步改进任何下游分析，包括所有新兴的机器学习方法。