分子动力学模拟在蛋白质固体表面吸附构象转变中的应用

蛋白质在固液界面上吸附过程中,溶液中的蛋白质分子不仅在自身之间存在着相互作用,而且还与水分子和固体表面之间发生着复杂的相互作用,蛋白质分子的生物活性也会发生变化。本文采用分子动力学模拟的方法对这一构象变化的复杂过程进行研究,并以聚十赖氨酸固液界面吸附过程为例进行了分子动力学模拟计算。     

离子液体中胰岛素结构稳定性的分子动力学模拟

离子液体作为一种新型绿色溶剂,由于其独特的物理化学性质,被广泛应用于蛋白质的稳定性研究。选用热敏性蛋白药物胰岛素作为研究对象,采用分子动力学模拟方法,从分子层面上研究不同种类的离子液体对胰岛素结构的稳定效果。结果表明,与纯水体系相比,在常温下离子液体能够有效地稳定胰岛素的分子结构,且体系中阴离子的氢键碱性越弱,阳离子的烷基链越短,对胰岛素分子结构的稳定作用越强。并深入分析不同烷基链长度的二氰胺类离子液体与胰岛素之间的相互作用,发现相较于长烷基链离子液体,短烷基链离子液体与胰岛素之间的相互作用更强,揭示了后者能更好地维持和稳定胰岛蛋白的分子结构。     

Ⅰ型甲烷水合物稳定性的分子动力学模拟

利用计算机模拟研究了CH4笼型水合物中的晶穴占有率对甲烷水合物稳定性的影响。模拟结果表明晶穴在部分被占有的情况下,水合物的笼型结构依然能够保持稳定,水合物的势能和压力与晶穴占有率有关,势能随着晶穴占有率的增大而减小,且表现为负值,压力则表现为正值,并且随着占有率的增大而减小,晶体结构被分解的情况除外,通过模拟结果与实验结果的比较,最后推断出最有可能稳定存在的是晶穴被全部占有时的水合物。     

分子动力学模拟高压静电场对碳酸钙结晶的影响

用分子动力学模拟的方法,研究了不同高压静电场对碳酸钙水溶液中水分子、Ca2+和CO32-的扩散系数及不同离子间径向分布函数的影响。结果表明,高压电场能显著增大水分子、Ca2+和CO32-的扩散系数,使三者增长最大的场强分别为1400、1100和1600 V/m。在高压静电场的影响下,晶面上的Ca2+与水分子中的氧原子间有离子键形成。高压电场使溶液中的Ca2+和CO32-间的距离有所增加,能减少两者生成碳酸钙微晶的几率。     

氨基酸扩散系数的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟的方法模拟了298. 15 K正则系综下甘氨酸、丙氨酸等12种氨基酸在水中的扩散过程，扩散系数的计算采用微分-区限变分法。计算结果表明：相同浓度下按不同分子数样本计算得到的扩散系数有较大差别，且分子数越多则模拟结果越接近于实验值。5种氨基酸在水中的扩散系数与文献值相对比，误差小于7%。还用同样的方法模拟了氧气在水中的扩散过程，模拟结果与实验结果吻合也较好。实验表明采用分子模拟手段可以获得具有工业应用价值的扩散系数，从而有助于计算传质学的发展。     

离子水化的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟的方法在 2 98 1 5K及无限稀释条件下对Li+、Na+、K+、F- 、Cl- 5种单个离子的水化现象进行研究 模拟得到了离子溶液体系一幅清晰的微观物理图像 ,阳离子周围的水分子以氧来靠近阳离子 ,而阴离子周围的水分子则以其中某一个氢来逼近阴离子 提出了一个“水化因子”的新概念来定量地表征离子水化的强弱 ,阳离子水化的强弱顺序为Li+>Na+>K+ 阴离子水化强弱顺序为F- >Cl- 对于水化作用较强的Li+,其虽有第二配位圈 ,但并无水化 离子的Pauling半径大小是决定离子水化强弱的关键因素 ,这些信息将为建立相应的分子热力学模型提供基础     

用分子动力学模拟研究碳纳米管对顺丁橡胶摩擦性能的影响

采用分子动力学模拟方法研究碳纳米管（CNTs）对顺丁橡胶（BR）摩擦性能的影响。模拟结果表明,与纯BR相比,CNTs/BR复合材料的橡胶分子间作用力和橡胶分子运动空间更小,橡胶分子更加稳定,玻璃化温度和刚性更高,摩擦界面温度和摩擦界面橡胶分子运动速度更低,摩擦因数较小,耐磨性能提高。     

静电作用力算法对分子动力学模拟结果的影响分析

蛋白质分子和界面之间的作用在药物输送以及生物分离等领域至关重要。利用分子动力学模拟考察蛋白质分子在界面附近的行为是最近10年研究的热点。在早期的工作中,Wang等发现同电荷离子交换介质可用于辅助蛋白质复性,但其机理不甚明确。在利用分子动力学模拟研究其分子机理时发现,不同静电作用力参数对模拟结果有直接的影响。因此,通过全原子分子动力学模拟考察不同静电参数条件对模拟结果的影响,展示此过程的构象和能量变化,分析了造成结果差异的原因。研究结果揭示了不同静电参数对模拟结果的影响,为进一步研究蛋白质在界面表面的行为奠定了一定的理论基础。     

蒙脱石狭缝中二氧化碳的分子动力学模拟

本文采用分子动力学方法研究稠密二氧化碳在蒙脱石狭缝孔中的结构性质。二氧化碳在孔内固体表面形成高密度层,孔宽不同时该密度层与固体表面的距离固定。二氧化碳分子轴线与固体表面法向量的夹角在一定范围之内。随着孔宽的减少,受限二氧化碳的C-C径向分布函数第一峰的高度增加,在宽孔中只有处在接触层位置的流体才表现出长程有序的结构。     

分子动力学模拟基本原理及研究进展

阐述了分子动力学模拟的基本原理,介绍了分子动力学的牛顿运动方程、相关有限差分算法、边界条件的选取以及热力学性质的计算.最后还指出了分子动力学模拟方法进一步研究方向.     

中间相炭微球的分子动力学模拟与特性研究

对煤焦油中温沥青和煤基氢化沥青生成的中间相小球进行分子动力学模拟,计算结果显示了氢化沥青生成的中间相比煤焦油中温沥青生成的中间相具有更松散的堆砌结构,这能够很好地解释2种中间相的XRD,SEM,甲苯不溶物和MALDI-TOF的实验结果。说明在炭质中间相的计算机模拟中,可以采用统计结果作为分析对象来进行模拟计算,进而对试验结果预判和进行定性的分析。     

四氢呋喃-甲烷水合物稳定性的分子动力学模拟

目前对水合物稳定性的研究主要以实验为主,水合物的晶穴占有率和客体分子的比例难以人为控制,本文采用分子动力学(MD)模拟方法,在正则系综(NVT)模拟条件下,研究了温度为263.15K、273.15K及晶穴占有率为100%、66.7%、33.3%、0时,客体分子甲烷、四氢呋喃对Ⅱ型水合物稳定性的影响,发现较低的温度、较高的晶穴占有率和适宜的客体分子均有利于保持Ⅱ型水合物晶体结构的稳定;晶穴占有率对晶体稳定性的影响大于客体分子种类对晶体稳定性的影响;在一定范围内温度的变化对于已经处于稳定状态的晶体的稳定性影响不大;提出了提高天然气水合物稳定性、降低储存温度与压力的方法,为水合物法储存运输天然气提供参考。     

N-甲基甲酰胺的自扩散和结构性质的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法系统研究了宽广的温度和压力范围内N-甲基甲酰胺的密度、自扩散系数和结构性质。结果表明,自扩散系数的模拟值与文献实验值吻合得很好,平均相对误差为7.3%。N-甲基甲酰胺中的氧原子与氨基上的氢原子形成强烈的氢键,而氧原子与羰基上的氢原子的相互作用很弱。自扩散系数和径向分布函数都是受温度的影响比受压力的影响更明显。     

纳米结构表面液体沸腾传热的分子动力学模拟

为了从纳米尺度了解表面结构和润湿性对池沸腾液体与固体壁面的传热性能,本文采用分子动力学方法研究了超亲水至超疏水不同润湿性的液体氩在光滑表面和含凹、凸半球纳米结构表面的沸腾传热过程,分析了三种表面上液氩在受热过程的形态、温度、热流密度等相关参数的变化情况。结果表明,液氩层沸腾过程大致可分为液氩层吸附于固体表面和液氩层从壁面脱离两个加热阶段,当液氩层吸附于固体表面时,温度升高、热流密度及气态氩原子产生速度均大于液氩层脱离壁面时的情况,在这两个阶段亲水表面上氩原子温度变化有明显的拐点,而疏水表面在两个阶段加热过程相差不大。亲水表面上的微结构能吸附更多液氩原子,促进了气泡产生及加速温度、热流密度的变化,而在疏水及超疏水微结构表面,微纳结构与液氩间的气膜层促进了气泡产生,计算结果为池沸腾传热及微结构选择提供了理论依据。     

客体分子数对甲烷水合物导热性能影响的分子动力学模拟

本文通过采用EMD方法Green-Kubo理论计算263.15 K 晶穴占有率0-100% sI甲烷水合物导热系数,研究客体分子数对甲烷水合物导热性能的影响。模拟结果显示,甲烷水合物的低导热性能由主体分子构建的笼型结构决定。而在相同温压条件下,随着客体分子甲烷进入晶胞数目增多,晶穴占有率增大后,密度增大,同时客体分子对声子的散射也增强,二者均导致导热性能增强。     

有机分子在聚乙烯膜中扩散过程的分子动力学模拟

引言聚乙烯(PE)是由乙烯单体聚合而成的相对分子质量较高的线性烷烃,是合成树脂中应用最广泛的品种。扩散系数是描述传递现象的基本物性参数,在聚合物材料开发方面具有重要的理论特性和广阔的应用前景。用实验方法测定扩散系数时,操     

无定形PET中小分子扩散系数的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟研究了相对分子质量在32～339范围内小分子在无定形PET中的扩散过程。基于Einstein关系式计算了扩散系数,讨论了模拟时间、密度对扩散系数的影响。结果表明：在较高的温度下,较短的模拟时间内就能观察到均方位移曲线的线性区;而在较低的温度下,需更长的模拟时间。扩散系数随密度增加而降低,聚合物密度越大,所需的模拟时间越长。通过比较扩散系数的计算值与实验值,发现两者的比值在一个数量级范围内,表明建立的聚合物模型可接受且能正确描述小分子在无定形PET中的扩散过程, 为获得迁移模型中关键参数——扩散系数提供了一种近似的计算方法。     

ANPyO在不同温度下晶体感度和力学性能的分子动力学模拟

NPT系综下,用COMPASS力场对ANPyO超晶胞及沿其（4,0,-2）晶面切割的两种模型分别进行不同温度（195、245、295、345、395 K）下的分子动力学模拟。结果表明,随着温度的升高,ANPyO引发键最大键长递增,引发键双原子作用能和内聚能递减,这与炸药感度随温度升高而增大的事实相一致,一定条件下它们可作为炸药感度判定的理论依据。获得了5个温度下ANPyO和ANPyO（4,0,-2）的力学性能,从理论上揭示了其力学性能随温度递变的规律。