Design of molecular circuits from simulations and machine learning
Project goals
This aim of this project is to develop high-throughput methods in order to design efficient single molecule circuits. This highly automated procedure will generalize the search for molecular conductors based on physical or chemical intuition to a data-driven approach. The project will develop and implement efficient methods to calculate single molecule conductance in metal-molecule-metal junctions for thousands of junction geometries. Then, machine learning methods will be used to analyze which parameters in the molecular geometry or electronic structure have the largest effect on conductance. Based on these results, new candidate molecules will be proposed by automatic substitutions of molecular components, and the conductance of these new candidate molecules will be calculated. This virtual screening of molecular materials is the first data-driven approach to molecular conductance and will provide design rules for single molecule circuits of tailored functionality.
Keywords
Single molecule transport theoryDensity-Functional Theory DFTmolecular conductancemachine learningstructure- conductance relationshipmolecules at surfaces and interfacesSTM
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
SGA0202300001
Main participants
Fyzikální ústav AV ČR, v. v. i.
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
23-05891S
Alternative language
Project name in Czech
Návrh molekulárních obvodů ze simulací a strojového učení
Annotation in Czech
Cílem toho projektu je vývoj vysoce výkonných metod pro návrh efektivních jedno molekulových obvodů. Tato vysoce automatizovaná procedura zobecní hledání molekulárních vodičů z přístupu založeném na fyzikální nebo chemické intuici na přístup založený na datech. V rámci tohoto projektu budou vyvinuty a implementovány efektivní metody pro výpočet vodivosti jedné molekuly v kontaktu kov-molekula-kov pro tisíce různých geometrií. Následně budou použity metody strojového učení k zjištění, které parametry molekulární geometrie nebo elektronové struktury mají největší dopad na vodivost kontaktu. Na základě těchto výsledků budou navrženi noví kandidáti pomocí automatického nahrazení molekulárních částí a bude vypočítána jejich vodivost. Toto virtuální vyšetření molekulárních materiálů poprvé představuje datové založený přístup k molekulární vodivosti, který zprostředkuje pravidla návrhu jedno-molekulových obvodů s požadovanou funkcionalitou.
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
OECD FORD - main branch
10403 - Physical chemistry
OECD FORD - secondary branch
10302 - Condensed matter physics (including formerly solid state physics, supercond.)
OECD FORD - another secondary branch
21001 - Nano-materials (production and properties)
BM - Solid-state physics and magnetism
CF - Physical chemistry and theoretical chemistry
JJ - Other materials
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2023
Realization period - end
Dec 31, 2025
Project status
K - Ending multi-year project
Latest support payment
Feb 29, 2024
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP25-GA0-GA-R
Data delivery date
Feb 21, 2025
Finance
Total approved costs
7,255 thou. CZK
Public financial support
6,686 thou. CZK
Other public sources
569 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
7 255 CZK thou.
Public support
6 686 CZK thou.
92%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Physical chemistry
Solution period
01. 01. 2023 - 31. 12. 2025