Resumen
The invention relates to a computer-implemented method for identifying a molecule from Atomic Force Microscopy (AFM) images and generating the name of the molecule according to the IUPAC nomenclature using two trained multimodal recurrent neural networks. Furthermore, the present invention relates to the system configured to carry out the steps of said method. The present invention is therefore of interest in the area of nanotechnology, particularly in areas related to on-surface chemical reactions, and therefore of interest for the Atomic Force Microscopy users and manufacturers.
Reivindicaciones
REIVINDICACIONES 1. Método implementado por ordenador para identificar una molécula a partir de imágenes de microscopía de fuerzas y para generar el nombre de la molécula orgánica de acuerdo con la nomenclatura IUPAC, dicho método caracterizado por que comprende los siguientes pasos: a) adquirir una pluralidad de imágenes de microscopía de fuerzas de altura constante de una molécula orgánica a diferentes distancias de altura de la punta por encima de dicha molécula orgánica, utilizando un ápice de la punta de metal funcionalizado mediante un microscopio de fuerzas en modo de modulación de frecuencias, en donde dichas diferentes distancias de altura de la punta se encuentran en un rango entre 280 pm y 370 pm, y en donde la forma y el contraste de dicha imagen y su variación con la altura de la punta muestran la posición 3D de los átomos, el tamaño de los átomos y la distancia entre dichos átomos en la molécula orgánica; b) proporcionar una primera red neuronal recurrente multimodal M-RNNA entrenada a un dispositivo procesador de datos, en donde la primera red neuronal recurrente multimodal M-RNNA entrenada comprende - una primera componente red neuronal convolucional CNN/RNNA que comprende un bloque de capas convolucionales 3D y una o más capas de dilución, - una primera componente red neuronal recurrente RNN/M-RNNA que comprende una o más capas de integración, una o más capas de dilución, y una o más capas recurrentes, en donde al menos una capa recurrente es una unidad recurrente cerrada (GRU), y - una primera componente multimodal <p/A/W-RNN que comprende capas conectoras con una o más capas de dilución; c) alimentar, al dispositivo procesador de datos, la primera red neuronal recurrente multimodal M-RNNA entrenada con las imágenes de microscopía de fuerzas obtenidas en el paso (a), dicha primera red neuronal recurrente multimodal M-RNNA entrenada generando los atributos IUPAC con significado sintáctico y semántico de la molécula orgánica; d) proporcionar una segunda red neuronal recurrente multimodal de atributos AM-RNN entrenada al dispositivo procesador de datos, en donde la segunda red neuronal recurrente multimodal AM-RNN entrenada comprende - una segunda componente red neuronal convolucional CNN/AM-RNN que comprende un bloque de capas convolucionales 3D y una o más capas de dilución, - una segunda componente red neuronal recurrente RNN/AM-RNN que comprende una o más capas de integración, una o más capas de dilución, y una o más capas recurrentes, en donde al menos una capa recurrente es una memoria a largo y corto plazo (LSTM), y - una segunda componente multimodal <p/A/W-RNN que comprende capas conectoras con una o más capas de dilución, e) alimentar, al dispositivo procesador de datos, la segunda red neuronal recurrente multimodal AM-RNN entrenada con los atributos IUPAC obtenidos en el paso (d) y las imágenes de microscopía de fuerzas obtenidas en el paso (a), donde dicha red neuronal recurrente multimodal AM-RNN entrenada genera el nombre de la IUPAC de la molécula orgánica. 2. Método según la reivindicación 1 , en donde una pluralidad de al menos 10 imágenes de microscopía de fuerzas de altura constante de la molécula orgánica son adquiridas en el paso (a). 3. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en donde el paso (a) se realiza a al menos 3 distancias de altura diferentes, preferiblemente a al menos 10 distancias de altura de la punta diferentes. 4. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el ápice de la punta de metal funcionalizado utilizado en el paso (a) se selecciona de entre Cu, Ag o Pt. 5. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el ápice de la punta de metal funcionalizado utilizado en el paso (a) es funcionalizado con átomos o moléculas de capa cubierta inertes. 6. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el ápice de la punta de metal funcionalizado utilizado en el paso (a) es funcionalizado con un átomo de Xe o una molécula de CO. 7. Microscopio de microscopía de fuerzas en modo de modulación de frecuencias (FM- AFM) que comprende un ápice de la punta de metal funcionalizado y configurado para realizar el paso (a) del método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 y un dispositivo procesador de datos configurado para realizar los pasos (b) al paso € del método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6. 8. Microscopio FM-AFM según la reivindicación 7, que además comprende una unidad de visualización conectada al dispositivo procesador de datos y configurado para mostrar el nombre de la molécula de acuerdo con la IUPAC obtenida en el paso (e) del método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6. 9. Microscopio FM-AFM según cualquiera de las reivindicaciones 7 u 8, en donde la unidad de visualización conectada al dispositivo procesador de datos está además configurada para mostrar la representación estructural de la molécula identificada en el paso (e) del método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 en forma de una representación de bolas y líneas. 10. Microscopio FM-AFM según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en donde el metal del ápice de la punta de metal funcionalizado se selecciona de entre Cu, Ag o Pt. 11 . Microscopio FM-AFM según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, en donde el ápice de la punta de metal es funcionalizado con átomos o moléculas de capa cubierta inertes. 12. Microscopio FM-AFM según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11 , en donde el ápice de la punta de metal es funcionalizado con un átomo de Xe o una molécula de CO. 13. Programa de ordenador que comprende instrucciones que, cuando se ejecuta el programa mediante un dispositivo procesador de datos, causan que un dispositivo procesador de datos realice los pasos (b) al (e) según el método de las reivindicaciones 1 a 6, en dicho dispositivo procesador de datos. 14. Un soporte de datos legible por ordenador que tiene almacenado en el mismo el programa de ordenador de la reivindicación 13.
