PCA aplicado a datos de trayectorias moleculares. Optimización de un modelo para la obtención de información roto-vibracional de moléculas de agua.

GRÜNHUT, M.; FRECHERO M. A.; FERNANDEZ BAND, B.

Santa Fe

Congreso; VI Congreso de Química Analítica; 2011

El Análisis de Componentes Principales (PCA, por sus siglas en inglés) [1] es una técnica de análisis multivariado cuyo objetivo es la reducción de la dimensionalidad de un conjunto de datos sin perder una parte significativa de la información original. Esta técnica permite explicar la variabilidad existente en los datos y se basa en la transformación de un conjunto original de variables en un nuevo conjunto denominado variables latentes o componentes principales, las cuales son combinaciones lineales de las primeras. Por otro lado, en la actualidad, la dinámica molecular (MD, por sus siglas en inglés) es una importante herramienta para el estudio de sistemas a nivel atómico. Las trayectorias generadas por MD provee la información necesaria para identificar y estudiar movimientos atómicos correlacionados en un sistema [2]. En el presente trabajo, aplicamos PCA al conjunto de datos obtenidos de la simulación de MD de un sistema constituido por 256 moléculas de agua, equilibradas a una temperatura de 300 K y 1 atm de presión, siguiendo el modelo TIP3P [3]. Las trayectorias de MD fueron registradas durante 8 ps, obteniendo una imagen del sistema a intervalos regulares de 4 fs. De esta manera, fue obtenida la matriz de datos sobre la cual fue aplicado PCA. Se analizaron las correspondientes scores y se aplicó sobre los mismos la transformada de Fourier, obteniendo de esta manera el espectro roto-vibracional simulado, el cual presento bandas características de la molécula en estudio (entre 400 y 4000 cm-1). A fin de validar el mismo, se obtuvo un espectro FTIR de agua bidestilada a temperatura y presión ambiente. El principal objetivo de este trabajo fue la optimización del presente método para extender su aplicación a sistemas de mayor complejidad, poniendo de manifiesto su potencial aplicación en el campo de la química analítica.componentes principales, las cuales son combinaciones lineales de las primeras. Por otro lado, en la actualidad, la dinámica molecular (MD, por sus siglas en inglés) es una importante herramienta para el estudio de sistemas a nivel atómico. Las trayectorias generadas por MD provee la información necesaria para identificar y estudiar movimientos atómicos correlacionados en un sistema [2]. En el presente trabajo, aplicamos PCA al conjunto de datos obtenidos de la simulación de MD de un sistema constituido por 256 moléculas de agua, equilibradas a una temperatura de 300 K y 1 atm de presión, siguiendo el modelo TIP3P [3]. Las trayectorias de MD fueron registradas durante 8 ps, obteniendo una imagen del sistema a intervalos regulares de 4 fs. De esta manera, fue obtenida la matriz de datos sobre la cual fue aplicado PCA. Se analizaron las correspondientes scores y se aplicó sobre los mismos la transformada de Fourier, obteniendo de esta manera el espectro roto-vibracional simulado, el cual presento bandas características de la molécula en estudio (entre 400 y 4000 cm-1). A fin de validar el mismo, se obtuvo un espectro FTIR de agua bidestilada a temperatura y presión ambiente. El principal objetivo de este trabajo fue la optimización del presente método para extender su aplicación a sistemas de mayor complejidad, poniendo de manifiesto su potencial aplicación en el campo de la química analítica.scores y se aplicó sobre los mismos la transformada de Fourier, obteniendo de esta manera el espectro roto-vibracional simulado, el cual presento bandas características de la molécula en estudio (entre 400 y 4000 cm-1). A fin de validar el mismo, se obtuvo un espectro FTIR de agua bidestilada a temperatura y presión ambiente. El principal objetivo de este trabajo fue la optimización del presente método para extender su aplicación a sistemas de mayor complejidad, poniendo de manifiesto su potencial aplicación en el campo de la química analítica.