Study on the Adsorption Performance of Ionic Liquids Based on Molecular Dynamics and Interpretable Machine Learning

分子动力学 离子液体 吸附 范德瓦尔斯力 分子描述符 维数之咒 分子内力 特征选择 化学 烷基 生物系统 人工智能 机器学习 计算化学 相互作用能 离子键合 计算机科学 支持向量机 链条(单位) 材料科学 理论(学习稳定性) 化学物理 特征(语言学) 溶剂化 线性回归 适用范围 数量结构-活动关系 分子 分子模型 热力学 离域电子
作者
Fengqi Fan,Hai‐Bin Yu,Yunqi Huang,Xiaogang Li,Xisheng Fu
出处
期刊:Journal of Chemical Information and Modeling [American Chemical Society]
卷期号:65 (22): 12305-12312 被引量:1
标识
DOI:10.1021/acs.jcim.5c01402
摘要

The stable adsorption behavior of ionic liquid lubricants at metal interfaces is a key mechanism for achieving their excellent friction-reducing and antiwear properties. This study employs a research strategy that combines high-throughput molecular dynamics simulations with interpretable machine learning to construct a data set of adsorption energy for 354 different alkyl chain structures of ammonium phosphate esters. By integrating statistical analysis with a feature recursive elimination algorithm, we effectively reduced the dimensionality of high-dimensional descriptors while fully preserving the physicochemical characteristic information. The reliability of the feature selection method was validated using four typical machine learning models. The quantitative structure-property relationship model established through symbolic regression indicates that, compared to branched alkanes, the increase in chain length of linear alkanes significantly enhances interfacial van der Waals interactions by promoting molecular conformational expansion and σ-electron delocalization effects. However, when exceeding a critical chain length, the dominant intramolecular forces lead to a gradual increase in adsorption energy. This research provides an important theoretical basis for the molecular design of high-performance ammonium phosphate ester ionic liquid lubricants.
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