El Instituto de Materiales Críticos del Departamento de Energía de EE. UU. Ha desarrollado un programa informático, llamado ParFit, que puede reducir enormemente la cantidad de tiempo dedicado a identificar compuestos químicos prometedores utilizados en los métodos de procesamiento de tierras raras.

Probar y desarrollar formas más eficientes y respetuosas con el medio ambiente de extraer metales de tierras raras lo más rápidamente posible es un objetivo principal de CMI. Los metales de tierras raras son vitales para muchas tecnologías energéticas modernas, pero la alta demanda comercial y los desafíos mineros han hecho que la optimización de la producción y el uso de los mismos en nuestro país sea de vital importancia.

"Tradicional, Los métodos de la mecánica cuántica para predecir el diseño molecular y el comportamiento de estos extractantes son demasiado costosos desde el punto de vista computacional. y tomar demasiado tiempo para la escala de tiempo necesaria, ", dijo el diseñador de software y científico de CMI Federico Zahariev." Así que desarrollamos un programa que podría crear un modelo mecánico clásico más simple que aún reflejaría la precisión del modelo mecánico cuántico ".

ParFit utiliza métodos tradicionales y avanzados para entrenar el modelo mecánico clásico para que se ajuste a la información de la mecánica cuántica de un conjunto de entrenamiento. Estos modelos clásicos se pueden utilizar para predecir la forma de nuevos extractantes y cómo se unen a los metales.

"Mas o menos, Piense en la forma y estructura de la molécula como un sistema de resortes, donde puede ser necesario apretar o aflojar mucho las diferentes conexiones para que funcione correctamente, ", dijo la científica del CMI Theresa Windus." Es la misma forma en que aplicamos los cálculos de la mecánica cuántica para crear estos modelos mecánicos clásicos:es una tarea tediosa, propenso a errores, y proceso largo. ParFit hace que esto sea lo más rápido posible, automatiza el ajuste de esos parámetros, y reproduce con precisión las energías de la mecánica cuántica ".

"Las capacidades del programa permiten a los investigadores modelar un número casi ilimitado de nuevos extractores, ", dijo la desarrolladora de software y científica de CMI Marilu Dick-Perez. Por ejemplo, los modelos clásicos utilizados en el código del software, HostDesigner:desarrollado por Benjamin Hay del Supramolecular Design Institute, crea y evalúa rápidamente la viabilidad de los extractantes posibles y se dirige a los extractantes más adecuados para futuras investigaciones. "Hemos reducido el trabajo computacional de 2-3 años a tres meses, ", dijo." Hemos incorporado tanto conocimiento experto en este programa como sea posible, para que incluso un usuario novato pueda navegar por el programa ".

Las capacidades del software se analizan con más detalle en un documento, "ParFit:un programa orientado a objetos basados ​​en Python para ajustar parámetros de mecánica molecular a datos ab Initio", escrito por Federico Zahariev, Nuwan De Silva, Mark S. Gordon, Theresa L. Windus, y Marilu Dick-Perez, y publicado en el Revista de información y modelado químico .