Twins in rotational spectroscopy: Does a rotational spectrum uniquely identify a molecule?

要約

回転分光法は、気相中の分子の構造を決定する最も正確な方法です。
回転スペクトルは分子の一意の「指紋」であるとよく考えられます。
大規模な分子データベースの利用可能性と分光学のための人工知能手法の開発により、この仮定のテストが適時に行われるようになりました。
この論文では、回転スペクトルからの分子構造の決定を逆問題として提起します。
この枠組みの中で、我々は漏斗ベースのアプローチを採用して、類似の回転スペクトルを持つが明らかに異なる分子構造を持つ 2 つ以上の分子である分子双生子を検索します。
我々は、いくつかの大規模な分子データベースから多くの分子の回転定数を生成することにより、標準レベルの計算精度内に双子が存在することを実証し、逆問題が不適切であることを示しています。
ただし、理論的手法の精度を高めるか、追加の実験を行うことによって、双子の中には区別できるものもあります。

要約(オリジナル)

Rotational spectroscopy is the most accurate method for determining structures of molecules in the gas phase. It is often assumed that a rotational spectrum is a unique ‘fingerprint’ of a molecule. The availability of large molecular databases and the development of artificial intelligence methods for spectroscopy makes the testing of this assumption timely. In this paper, we pose the determination of molecular structures from rotational spectra as an inverse problem. Within this framework, we adopt a funnel-based approach to search for molecular twins, which are two or more molecules, which have similar rotational spectra but distinctly different molecular structures. We demonstrate that there are twins within standard levels of computational accuracy by generating rotational constants for many molecules from several large molecular databases, indicating the inverse problem is ill-posed. However, some twins can be distinguished by increasing the accuracy of the theoretical methods or by performing additional experiments.

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