New graph-based computational methods for dealing with chemical reactivity and catalysis

Authors

  • Diego Garay-Ruiz Institut Català d’Investigació Química (ICIQ)
  • Enric Petrus Institut Català d’Investigació Química (ICIQ)
  • Carles Bo Institut Català d’Investigació Química (ICIQ) - Universitat Rovira i Virgili (URV). Departament de Química Física i Inorgànica

DOI:

https://doi.org/10.2436/20.2003.01.142

Keywords:

Reaction networks, computational chemistry, catalysis, cheminformatics

Abstract

The exponential growth of computing power has crystallized in a breakthrough in the predictive capability of theoretical and computational chemistry. In spite of this leap forward, the study of the reactivity of complex chemical systems, implying the treatment of very dense reaction networks, is still a challenge. In this article, we showcase three new methods that allow the generation, treatment and processing of catalytic cycles and complex reaction networks in an efficient automated manner. First, we present a tool for predicting the turnover frequency in catalytic cycles, both for homogeneous and heterogeneous catalysis. Then, we present what we have named the POMSimulator, a method for generating reaction maps and predicting speciation on the basis of pH and concentrations, as well as the formation mechanisms of complex molecular oxides. Lastly, we present OntoRXN, a new ontology for the formal definition of reaction mechanisms whose goal is to simplify the treatment and processing of complex chemical information of this type.

Downloads

Author Biographies

Diego Garay-Ruiz, Institut Català d’Investigació Química (ICIQ)

Diego Garay-Ruiz és graduat en química per la Universitat de Valladolid i va estudiar el Màster en Modelització Computacional Atomística i Multiescala en Física, Química i Bioquímica de la Universitat de Barcelona i la Universitat Politècnica de Catalunya. L’any 2023 va finalitzar el seu doctorat sota la supervisió del doctor Carles Bo, a l’Institut Català d’Investigació Química (ICIQ), on ara treballa com a investigador postdoctoral. La seva recerca està centrada en el desenvolupament d’eines i programes per al processament de xarxes de reacció complexes.

Enric Petrus, Institut Català d’Investigació Química (ICIQ)

Enric Petrus Pérez és doctor en química per la Universitat Rovira i Virgili (URV) i l’Institut Català d’Investigació Química (ICIQ), en el camp de la química quàntica i computacional (2022). La seva tesi es va centrar en el desenvolupament d’un programari anomenat POMSimulator, que permet predir l’especiació aquosa i els mecanismes de reacció dels òxids metàl·lics moleculars. Actualment treballa com a investigador postdoctoral a l’Institut Federal Suís de Ciència i Tecnologia Aquàtica (Eawag). En l’àmbit de la divulgació, ha participat en programes de ràdio i en monòlegs científics.

Carles Bo, Institut Català d’Investigació Química (ICIQ) - Universitat Rovira i Virgili (URV). Departament de Química Física i Inorgànica

Carles Bo Jané és cap de grup de l’Institut Català d’Investigació Química (ICIQ) des de la seva fundació, el 2004, i professor titular de química física en excedència a la Universitat Rovira i Virgili. La seva recerca s’ha centrat en el desenvolupament i l’aplicació de mètodes teòrics i computacionals a una diversitat de temes químics, molt sovint en estreta col·laboració amb grups de químics experimentals. En els darrers anys ha liderat el disseny i el desenvolupament de projectes que implementen i faciliten els tractaments avançats de dades.

Downloads

Published

2023-12-15

Issue

No. 22 (2023)

Section

Articles

License

The intellectual property of articles belongs to the respective authors.

On submitting articles for publication to the journal Revista de la Societat Catalana de Química, authors accept the following terms:

  1. Authors assign to Catalan Society of Chemistry (a subsidiary of Institut d’Estudis Catalans) the rights of reproduction, communication to the public and distribution of the articles submitted for publication to Revista de la Societat Catalana de Química.
  2. Authors answer to Catalan Society of Chemistry for the authorship and originality of submitted articles.
  3. Authors are responsible for obtaining permission for the reproduction of all graphic material included in articles.
  4. Catalan Society of Chemistry declines all liability for the possible infringement of intellectual property rights by authors.
  5. The contents published in the journal, unless otherwise stated in the text or in the graphic material, are subject to a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivs (by-nc-nd) 3.0 Spain licence, the complete text of which may be found at  http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/es/deed.en. Consequently, the general public is authorised to reproduce, distribute and communicate the work, provided that its authorship and the body publishing it are acknowledged, and that no commercial use and no derivative works are made of it.
  6. The journal is not responsible for the ideas and opinions expressed by the authors of the published articles.