Determination of the Shape of a Helix Particle Based on Small-Angle X-ray Scattering Data: Modification of the “Simulated Annealing” Algorithm

V. A. Grigorev; Григорьев В. А.; P. V. Konarev; Конарев П. В.; V. V. Volkov; Волков В. В.

doi:10.31857/S0023476123600295

Определение формы спиральной частицы по данным малоуглового рентгеновского рассеяния: модификация алгоритма “имитации отжига”

Авторы: Григорьев В.А.¹, Конарев П.В.¹^,2, Волков В.В.¹^,2
Учреждения:
1. Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова, ФНИЦ “Кристаллография и фотоника” РАН
2. Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”
Выпуск: Том 68, № 6 (2023)
Страницы: 941-945
Раздел: ДИФРАКЦИЯ И РАССЕЯНИЕ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
URL: https://rjmseer.com/0023-4761/article/view/673301
DOI: https://doi.org/10.31857/S0023476123600295
EDN: https://elibrary.ru/FZZKKB
ID: 673301

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Модифицированный алгоритм “имитации отжига”, реализованный в программе DAMMINV, позволяет получать 10–15 различных моделей наночастицы, приближающих данные малоуглового рентгеновского рассеяния. Основой метода является режим перемежающихся весовых коэффициентов целевой функции, в котором балансируются вклады от штрафных коэффициентов, отвечающих за реалистичность модели, и вклад от невязки между экспериментальной и модельной кривыми рассеяния. Исследовано влияние шума на кривых рассеяния на качество восстановления трехмерной формы спирали, а также проведено сравнение результатов с полученными стандартными программами. Метод протестирован на модельных данных, свободных от шума и с наложением пуассоновского шума на примере спиральной частицы с толщиной витков, сопоставимой с характерным размером пространства между ними. Проведен сравнительный анализ восстановленных моделей с 3D-формами, полученными алгоритмами “имитации отжига” в стандартном режиме работы.

Список литературы

Свергун Д.И., Фейгин Л.А. Рентгеновское и малоугловое рассеяние. М.: Наука, 1986. 280 с.
Petoukhov M.V., Franke D., Shkumatov A.V. et al. // J. Appl. Cryst. 2012. V. 45. P. 342.https://doi.org/10.1107/S0021889812007662
Kirkpatrick S., Gelatt C.D., Vecchi M.P. // Science. 1983. V. 220. P. 671.https://doi.org/10.1126/science.220.4598.671
Svergun D.I. // Biophys J. 1999. V. 78. P. 2879.https://doi.org/10.1016/S0006-3495(99)77443-6
Franke D., Svergun D.I. // J. Appl. Cryst. 2009. V. 42. P. 342.https://doi.org/10.1107/S0021889809000338
Svergun D.I., Stuhrmann H.B. // Acta Cryst. A. 1991. V. 47. P. 736. https://doi.org/10.1107/S0108767391006414
Svergun D.I., Volkov V.V., Kozin M.B. et al. // Acta Cryst. A. 1996. V. 52. P. 419. https://doi.org/10.1107/S0108767396000177
Shannon C.E., Weaver W. The Mathematical Theory of Communication. University of Illinois Press, 1949. 125 p.
Grant T.D. // Nature Methods. 2018. V. 15. P. 191. https://doi.org/10.1038/nmeth.4581
He H., Liu C., Liu H. // iScience. 2020. V. 23. 100906.
Волков В.В. // Кристаллография. 2021. Т. 66. С. 793. https://doi.org/10.31857/S0023476121050234
Григорьев В.А., Конарев П.В., Волков В.В. // Успехи в химии и химической технологии. 2022. Т. 36. С. 53.
Marsaglia G., Tsang W.W. // SIAM J. Sci. Stat. Comput. 1984. V. 5. P. 349. https://doi.org/10.1137/0905026
Devroye L. // Computing. 1981. V. 26. P. 197. https://doi.org/10.1007/BF02243478
Durbin J., Watson G.S. // Biometrika. 1950. V. 37. P. 409. https://doi.org/10.1093/biomet/37.3-4.409
Durbin J., Watson G.S. // Biometrika. 1951. V. 38. P. 159. https://doi.org/10.2307/2332325
Kozin M., Svergun D. // J. Appl. Cryst. 2001. V. 34. P. 33. https://doi.org/10.1107/S0021889800014126