Os químicos da RIKEN demonstraram uma maneira poderosa de projetar moléculas para satisfazer especificações predefinidas, usando-a para criar seis compostos fluorescentes. Esse método, que combina aprendizado de máquina e química quântica, promete economizar muito tempo aos químicos fazendo e testando compostos em laboratório.
A abordagem convencional para o projeto molecular é começar com uma molécula que tenha propriedades próximas às desejadas e depois tentar melhorá-la por tentativa e erro. Isso pode ser um processo demorado e imprevisível, pois não há garantia de que a molécula final seja a melhor.

Os químicos há muito desejam reverter a situação para que comecem com as propriedades desejadas e depois procurem todas as moléculas possíveis por uma que se encaixe na conta. Mas uma limitação tem sido que os dados só existem para uma pequena fração de todas as moléculas.

Agora, Masato Sumita do RIKEN Center for Advanced Intelligence Project e seus colaboradores demonstraram uma nova estratégia que torna possível pesquisar o universo de moléculas sem ter que fazer cada composto individualmente.

Eles usaram um gerador de moléculas de novo, que emprega aprendizado de máquina para sugerir uma molécula com base nas propriedades desejadas. Um simulador que realiza cálculos químicos quânticos foi então usado para prever as propriedades da molécula. O ciclo foi repetido até um tempo computacional especificado.

Para demonstrar o poder dessa abordagem, a equipe usou seu método para procurar moléculas que emitem luz fluorescente em comprimentos de onda visíveis ao olho humano. Após cinco dias de processamento de números, o computador apresentou mais de 3.600 moléculas candidatas. A equipe escolheu oito deles para sintetizar e descobriu que seis deles eram fluorescentes – incluindo um composto que nunca havia sido relatado antes.

"Esta é a primeira vez que um gerador de moléculas de novo combinado com cálculos de química quântica foi usado para descobrir moléculas fluorescentes", diz Sumita. "Fiquei muito surpreso com a alta taxa de sucesso do método - 75% das oito moléculas candidatas fluoresceram quando as fizemos em laboratório."

A busca por uma molécula fluorescente foi um teste rigoroso para o método, uma vez que, ao contrário de propriedades moleculares mais simples, como absorção de luz, a fluorescência é um processo de várias etapas, tornando difícil prever a partir da estrutura molecular.

Sumita e sua equipe publicaram seus resultados em Science Advances . Eles agora pretendem aplicar seu método a outras propriedades químicas e tentar usá-lo para otimizar mais de uma propriedade simultaneamente. + Explorar mais

Técnica de IA reduzida para propor apenas moléculas candidatas que podem ser produzidas em laboratório