氯化钾溶液中离子水化的分子动力学模拟

使用Material Studio软件包中的COMPASS力场,采用分子动力学模拟的方法研究了温度为298.15 K时,浓度分别为1.065 mol/L、2.140 mol/L、3.129 mol/L的氯化钾溶液中离子水化的微观结构和动力学性质.发现浓度对离子近程水化的结构有一定的影响,随着溶液浓度的增加O-O径向分布...     

分子动力学模拟的柔性对接

分子自动对接技术在过去二十年里取得很大发展和成功,但是仍然面对如何处理分子柔性这样一个难题。这篇综述概要介绍分子柔性对接技术的进展并重点介绍分子动力学模拟技术。     

硅的平衡态分子动力学模拟

平衡态分子动力学模拟是研究既定系统向所期望的平衡态演化的一种方法,不仅可预测平衡态的各种性质,还为动力学加载过程提供合理的初始条件.本文主要研究Free、NVT、NVE平衡态分子动力学模拟中系统宏观量的演化过程;并讨论如何根据不同的初始条件,选择恰当的平衡态模拟方法.     

分子动力学模拟的优化与并行研究

分析讨论了分子动力学模拟的算法特征和计算特点,对串行程序作了优化,并使之适合于作并行化。对模拟体系使用区域分解的方法,在计算节点间保留了部分重叠区域,采用基于消息传递的MPI设计平台,在可扩展机群上实现了并行化,获得了90%以上的并行效率。     

二氧化硅表面稠密的二氧化碳分子动力学模拟

采用分子动力学的方法研究二氧化硅表面二氧化碳的结构和扩散性质。二氧化碳在二氧化硅固体表面形成高密度层;而在远离固体表面处,流体的密度分布类似于宏观二氧化碳,取向分布比较随机。受固体表面的影响,二氧化碳的C-C径向分布函数第一峰的高度比宏观二氧化碳高。二氧化碳的密度分布和自由能分布有一明显的镜面对称的结构,高密度区域对应自由能的深阱。二氧化硅中的二氧化碳的自扩散行为是各向异性的,z方向的扩散由于固体面的作用明显受阻。由取向相关函数积分得到的二氧化硅表面流体的取向相关时间比宏观流体大的多,二氧化碳分子在固体表面再定位比较缓慢。     

环糊精常温液态水化过程的受控分子动力学(SMD)模拟研究

受控分子动力学（Steered Molecular Dynamics,SMD）是一种新型的分子动力学方法。本文用SMD模拟方法研究了α-,β-和γ-环糊精在常温下从真空穿过气液界面进入水溶液的动态水化过程。模拟发现,在垂直于水溶液气液界面方向的微小外力作用下,三种环糊精在水溶液气液界面上沿着垂直于分界面方向都呈现出窄口端取向。结合环糊精的结构特点,对动态水化过程中各种氢键作用变化的分析表明：这种一致的取向是天然环糊精的结构特性的集中体现。     

分子动力学模拟中负载平衡方法的应用

文章针对三维分子动力学并行数值模拟中出现的负载不平衡现象,在静态负载平衡基础上,提出了一种简单有效的动态负载平衡算法。通过对三维分子动力学的并行数值模拟试验,此算法可以使得负载基本达到动态平衡,并进一步提高了并行效率。     

受限于平行硅板中水的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究了不同间距(16.6,13.6,和11.8 A)两硅平板之间水分子的结构性质,模拟结果显示:受限水呈现出与体态水完全不同的结构性质,即水分子的分布依赖于两板间距.间距为16.6 A时,硅壁的吸引力造成了其附近形成两个明显的水层,其中的水分子的O-H平行于壁面形成氢键.随着间距的减小,第二层水分子中的O-H键由平行于壁面转向垂直于壁面,与临近的水层通过氢键相连.此外,模拟结果表明,在不同上下板间距情况下,被壁面吸引所形成的水层中水分子的结构取向基本没有变化.     

从常温到超临界条件下水的分子动力学模拟

采用MD模拟方法研究了从常温到超临界条件下不同状态水的微观结构、氢键结构及氢键松弛的动态性质。模拟结果表明,随着温度的升高,成键分子中O…O间的平均距离基本保持不变,O…H间距离增加,水分子的氢键作用逐渐减弱,形成氢键的两水分子O…O一H取向角的分布呈线型分布的概率降低;同一温度下密度的变化对O-O、O-H径向分布函数和氢键的键角分布的影响不大。由于温度升高使氢原子热运动增强,水的四面体结构缺陷增加,氢键的平均寿命显著缩短,温度是影响氢键平均寿命的主要因素。     

H-POSS表面润湿性的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究了水滴在多面体低聚倍半硅氧烷(H-POSS)固体表面的润湿性能,H-POSS分子和水分子分别采用COMPASS力场和SPC力场模型。模拟得到H-POSS基体密度为1.84g/cm~3,且X射线衍射模拟发现基体具有明显衍射峰,表现出晶体特性,说明COMPASS力场适用于H-POSS基体的构建与研究。H-POSS表面水接触角的模拟值为104.9°,具有疏水性能。通过直接水解法由三氯硅烷(HSiCl_3)实验合成出H-POSS样品,傅立叶红外表征(FT-IR)发现,在2260、1142和871cm~(-1)波数位置出现吸收峰,证实了所合成的样品为H-POSS。其表面水接触角的实验值为109.3°,与模拟值的相对误差仅为4%,说明分子动力学方法可应用于计算H-POSS材料表面润湿性。模拟结果还表明体系温度影响H-POSS材料的表面润湿性,增大体系温度,表面疏水性能降低。     

环糊精-卟啉与二苯乙烯衍生物包结作用的分子动力学模拟研究

为了考察环糊精-卟啉与二苯乙烯所形成包结物的稳定性对环糊精-卟啉催化二苯乙烯环氧化选择性的影响,本文采用分子动力学方法研究了环糊精-卟啉与一系列二苯乙烯衍牛物所形成的包结物,并从主客体之间的相互作用能、相对距离的变化及包结结构3个方面考察了包结物的稳定性.计算结果表明,不同的二苯乙烯衍生物与环糊精-卟啉所形成包结物的稳定性不同,二苯乙烯两端的取代基与卟啉两端环糊精空腔的几何尺寸越匹配,环糊精-卟啉与二苯乙烯衍生物所形成包结物的结合稳定性越强,越有利于环糊精-卟啉对二苯乙烯进行选择性催化环氧化.     

醋酸在饱和气相中缔合的分子动力学模拟

本研究采用分子动力学的方法对醋酸在饱和气相中的缔合进行模拟,模拟的温度范围为303.15 K～443.15 K。通过对饱和醋酸气相的径向分布函数进行结构分析可以知道,低温下醋酸在气相中的缔合较为明显;随着温度的升高,氢键遭到破坏,醋酸的缔合逐渐减弱。在气相中醋酸多以二聚体的形式存在,通过对模拟结果的分析,得到不同状态点下醋酸在饱和气相中不同二聚体构型的比例及其分布。结果发现在模拟的温度区间范围内,醋酸二聚体主要以4种构型存在于气相,其中以羰基氧和羟基氢所形成的2个氢键的环状醋酸二聚体在气相中的比例最大,约40%～60%。     

Molecular dynamics simulation of ribosome jam

We propose a coarse-grained molecular dynamics model of ribosome molecules to study the dependence of translation process on environmental parameters. We found the model exhibits traffic jam property, which is consistent with an ASEP model. We estimated the influence of the temperature and concentration of molecules on the hopping probability used in the ASEP model. Our model can also treat environmental effects on the translation process that cannot be explained by such cellular automaton models.     

二氢叶酸还原酶在盐溶液中的分子动力学模拟

为了研究嗜盐酶如何在高盐环境下维持稳定性与活性,本文以沃尔卡尼极嗜盐菌及大肠杆菌的二氢叶酸还原酶(DHFR)为模型,将二者分别置于5种不同盐浓度的水溶液中进行分子动力学模拟。经9ns动力学模拟,得到了二者在不同浓度盐溶液中的运动轨迹,通过对运动轨迹的分析,获取了二者在不同盐浓度下的动力学特性。结果发现嗜盐古生菌的二氢叶酸还原酶自身所形成盐桥及与溶剂所形成的氢键均比大肠杆菌的二氢叶酸还原酶多,而溶剂可及性表面则要小,二者差异均达极显著水平。同时还分析了这两种分子及其氨基酸残基的柔性等。     

分子动力学模拟聚乙烯在碳纳米管表面的扩散

通过采用分子动力学方法模拟不同链长的聚乙烯分子在单壁碳纳米管表面的扩散,探究了聚乙烯的动力学性质。研究表明随着链长的增加聚乙烯在碳纳米管表面的扩散系数减小,且二者间存在明显的标度关系。聚乙烯在碳纳米管表面扩散的扩散系数和聚乙烯吸附在碳纳米管表面的构象有关,有序结构的聚乙烯比无序结构的聚乙烯在碳纳米管表面扩散的快。此外,由于受到碳纳米管吸附作用的影响,聚乙烯分子在平行于管轴和垂直于管轴2个方向上的扩散系数不同,扩散表现各向异性。