分子动力学模拟在聚合物热解中的应用

分子动力学模拟作为分子模拟的重要分支已经在化学、化工、材料、生物等领域受到了广泛的关注。介绍了分子动力学模拟的基本原理,阐述了分子动力学模拟在高分子聚合物热解反应机理研究中的应用。实例表明:在研究物质化学反应机理方面,分子动力学模拟是一种有效的研究手段。     

计算化学和计算材料学项目式实验设计:锂离子电池有机电解液分子动力学模拟

分子动力学模拟已在化学、材料等科研领域得到广泛应用,但在本科化学、材料学实验中鲜有涉及。为培养学生化学、材料计算设计思维,同时帮助学生充分掌握分子动力学模拟方法,基于锂离子电池有机电解液研究案例设计了一个分子动力学模拟综合实验。本实验设计包括分子和溶液结构建模、结构优化、模拟退火、热浴平衡、后处理性质计算等操作步骤,帮助学生初步掌握分子动力学模拟的基本原理、流程和分析方法,实现理论方法水平和软件操作技能的双重提升。     

室温离子液体的分子动力学模拟

室温离子液体作为一种新型的反应介质正在受到人们的关注,近十年来成为了化学领域的研究热点。随着人们对离子液体结构与性质研究的不断深入和计算方法的快速发展,分子模拟已是研究离子液体的结构和性质的有力工具。本文介绍了分子动力学(molecular dynamics,MD)的基本原理,分子力场的种类,以及离子液体分子动力学模拟一般采用的AMBER、OPLS和CHARMM三种力场的构建形式。综述了近年来纯组分离子液体、混合组分离子液体分子动力学模拟方法研究取得的成果和最新进展,并分析了主要存在的问题。展望了离子液体分子动力学模拟的研究方向和前景,同时还提出了包含极化作用和静电远程作用的离子液体分子动力学模拟研究的基本思路。     

自组装的分子动力学模拟

简要回顾了近年来国内外分子动力学模拟自组装的研究,对已报道的建模方法、可视化表现以及相关应用略作概述,并以此为基础对自组装过程的分子动力学模拟研究所面临的问题和尚需深入的内容进行了讨论。基于自组装、相变和涨落的固有联系,提出了以研究波动为手段,和以频率相关热容为研究对象的探索方向。希望能够为分子动力学模拟推动自组装研究提供有益的参考。     

高性能大规模分子动力学的前沿进展——近35年生物体系的分子动力学模拟研究回顾

对近35年来数值模拟方法,特别是经典分子动力学方法和相关的优先采样技术在生物体系研究中的应用作了回顾.由于生物体系研究对象的特点是体系空间尺度大且细胞机制时间跨度长,因此所涉及的结构生物学和生物物理学方面的研究构成了分子动力学模拟的最大挑战.从生物学的角度对分子动力学的基本理论、算法发展以及在生物体系中的应用进行综述,重点阐释在生理活动相关的时间尺度上生物体系的模拟是如何逐步发展的.另一方面,回顾了生物模拟体系在空间和时间尺度上得益于计算机硬件和算法的飞速发展而急速扩张的历程.最后,基于最近生物体系分子动力学模拟领域的尖端研究成果,对该领域未来发展的趋势进行了思考和展望.     

拉伸分子动力学模拟配体-受体相互作用

配体和受体之间的相互作用研究有助于阐明配体的作用机理, 为合理药物设计提供线索. 新发展的拉伸分子动力学模拟使原来在微秒至秒时间范围内发生的生物化学过程可以在纳秒尺度内进行模拟, 从而动态再现目前实验所无法提供的配体与受体的结合或解离过程. 文中通过详细介绍拉伸分子动力学方法对石杉碱甲与乙酰胆碱酯酶结合和解离过程以及HIV-1逆转录酶和其非核苷酸类似物抑制剂α-APA解离过程的成功模拟, 综述拉伸分子动力学模拟在研究配体和受体相互作用中的应用.     

非连续分子动力学模拟方法及其在大分子研究中的应用

计算机模拟技术已成为大分子构象等基础研究的一种重要手段。非连续分子动力学模拟(DMD)与传统的分子动力学模拟(MD)方法有所不同,基于不连续势能和相关的模拟编程方法,运行速度大大提高。本文讨论了DMD方法的特点,总结了DMD方法的应用,重点以蛋白质折叠为例介绍了如何使用DMD方法,最后对DMD方法的发展前景进行了展望。     

不同构型聚丙烯的玻璃化转变温度的分子模拟

应用分子力学和分子动力学的方法对3种不同构型聚丙烯高分子的玻璃化转变温度进行了模拟.用NPT(等温等压)分子动力学模拟获得聚丙烯(PP)在不同温度下的特征体积,通过对模拟得到的V-T做图,求得玻璃化转变温度,其结果与实验值吻合较好.并分析了聚丙烯主链柔顺性和立构规整度对高分子玻璃化转变的影响.     

采用双原子分子旋转计算及动量控制方法的空气分子动力学计算

用分子动力学方法,采用Lennard-Jones势函数对空气的物理性质进行了模拟计算.在模拟过程中,针对气体的特点,应用了对系统动能和动量的控制,以及双原子分子的旋转计算.模拟了不同高度下空气压强的变化,并计算了在标准大气压下空气温度和密度不同时黏度的变化.结果表明,用分子动力学方法模拟得到的空气物理参数与实测数据吻合...     

分子及团簇的分子动力学模拟——介绍一个计算化学实验

分子动力学方法在化学及相关学科研究中的重要地位日趋凸显,但在本科化学实验中鲜有涉及,现有计算化学实验多侧重量子化学方法对分子性质的计算。为普及分子动力学模拟这一有力工具,同时帮助学生理解分子的动态行为,本文以丙氨酸二肽模型分子为例设计了一个简单的分子动力学模拟实验。通过本实验学生能初步掌握分子动力学模拟的基本原理、流程和分析方法,同时加深对物理化学中势能面等抽象概念的理解。本实验即可作为单独设课的计算化学实验的内容,亦可在物理化学实验中作为拓展实验开设。     

雪卡毒素毒性机理的分子对接及分子动力学研究

采用分子对接和分子动力学方法,研究了雪卡毒素与其毒性作用靶点之一钠通道的结合模式,并与钠通道阻滞剂奎尼丁比较.研究结果表明,雪卡毒素、奎尼丁与钠通道作用方式有所不同.分子动力学模拟表明,对接受体-配体复合物体系在2.5 ns的模拟过程中稳定.奎尼丁在钠通道中央与GLU1784,THR1858各形成1个稳定氢键,吡啶环与...     

分子动力学模拟在分散剂/表面活性剂在煤颗粒表面吸附机理方面的研究进展

本研究从力场、几何优化、牛顿运动方程、周期性边界条件、系宗、控温控压方法、步长步数等方面简述了分子动力学模拟的基本原理。目前,煤大分子的构建方法有三种：经典模型、自主构建模型和含氧官能团修饰的石墨烯层模型。分子动力学模拟中,吸附构型的图像信息可以直接观察分散剂/表面活性剂在煤颗粒表面的吸附情况及吸附历程,而密度分布曲线、均方根位移、吸附能等定量结果可以揭示分散剂/表面活性剂的吸附机理。分子动力学模拟与实验方法相结合可以从微观和宏观两个角度揭示分散剂/表面活性剂在煤颗粒表面吸附模式,将为分散剂和浮选剂的开发和应用提供重要的理论支撑。     

ZnCI~2-KCI系溶液的分子动力学模拟

用Busing离子间势,对ZnCI~2-KCI 系熔盐液的结构作分子动力学计算机模拟研究,模拟结果与中子衍射,X射线衍射,Raman光谱和红外光谱的若干结构相符.     

ZnCI~2-KCI系溶液的分子动力学模拟

用Busing离子间势,对ZnCI~2-KCI 系熔盐液的结构作分子动力学计算机模拟研究,模拟结果与中子衍射,X射线衍射,Raman光谱和红外光谱的若干结构相符.     

基于GROMACS软件的本科生酶工程创新实验项目设计*——微生物谷氨酰胺转胺酶在水溶液中的分子动力学模拟

基于分子动力学模拟软件GROMACS设计了微生物谷氨酰胺转胺酶在不同温度水环境下的分子动力学模拟实验,通过计算模拟过程中酶蛋白主链动力学,分子内氢键数目,回转半径以及溶剂可接触表面积的变化,分析温度对酶的结构与功能造成的影响。该模拟实验可帮助学生:(1)掌握蛋白质分子在水溶液中动力学模拟的方法;(2)理解温度对酶结构稳定性和活性造成的影响;(3)了解分子运动特性的生物学的意义;(4)学习酶工程研究的新手段。     

分子模拟在纳米载药材料中的应用研究进展

纳米载药系统因其可改善药代动力学特性、降低毒性、控制溶出,还具有靶向性,已成为近年来生物医学领域的研究热点。分子模拟是一种新颖的节省资源的预测方法,可用于模拟研究在不同条件下纳米粒子的形成、行为和结构变化的相关信息,其计算结果有助于预测实验所需材料。本综述介绍了不同尺度的模拟方法,包括全原子分子动力学(AAMD)、蒙特卡洛(MC)、粗粒分子动力学(CGMD)和耗散粒子动力学(DPD)方法,并对其理论基础及最新模拟进展进行了阐述。     

甲基多巴透过POPC磷脂双层膜过程的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟研究甲基多巴分子透过磷脂双层膜的动力学机制.研究所采用的磷脂双层膜是一种卵磷脂脂质分子双层膜,即1-棕榈酰-2-油酰-卵磷脂(POPC)双层膜,分子动力学模拟基于Gromacs程序.通过分子动力学模拟获得甲基多巴透过POPC双层膜的自由能垒是99.9 kJ·mol-1(310 K),显示甲基多巴分子可以透过细胞生物膜.模拟获得甲基多巴在POPC双层膜中间层扩散运动的自由能垒是16.9-27.7 kJ·mol-1(310 K),证明甲基多巴分子在细胞膜中间层容易扩散.研究工作加深了对甲基多巴治疗高血压病机制的理解,促进研发治疗高血压病的新药物.     

对高分子体系进行分子动力学模拟方法的研究

以单链聚乙烯为例,研究了多种对高分子体系进行分子动力学模拟的方法.结果表明,不同的力场条件可以导致明显不同的结果.在使用OPLS力场的真空条件下.在100K体系出现了玻璃化现象,在200和300K条件下体系出现了局部结晶现象,而在400和500K体系出现了熔化现象.在给定体系中加入周期性边界和在300K下进行分子动力学模拟,无序和结晶状态都具有一定的稳定性.     

甲基多巴透过POPC磷脂双层膜过程的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟研究甲基多巴分子透过磷脂双层膜的动力学机制. 研究所采用的磷脂双层膜是一种卵磷脂脂质分子双层膜,即1-棕榈酰-2-油酰-卵磷脂（POPC）双层膜,分子动力学模拟基于Gromacs程序. 通过分子动力学模拟获得甲基多巴透过POPC双层膜的自由能垒是99.9 kJ·mol^-1（310 K）,显示甲基多巴分子可以透过细胞生物膜. 模拟获得甲基多巴在POPC双层膜中间层扩散运动的自由能垒是16.9-27.7 kJ·mol^-1（310 K）,证明甲基多巴分子在细胞膜中间层容易扩散. 研究工作加深了对甲基多巴治疗高血压病机制的理解,促进研发治疗高血压病的新药物.     

促红细胞生成素(EPO)受体(EBP)激活剂的理论突变设计

采用分子动力学模拟的方法, 构建了人促红细胞生成素模拟肽与其受体胞外结合片段的相互作用的分子动力学模型. 通过对该模型的结构研究和理论分析, 对模拟肽与受体结合机制提出了新的理论解释. 根据EBP活性口袋的静电势分布, 对二聚体小肽激活剂的每条链上的部分氨基酸进行了突变, 分别用电性更强的氨基酸来代替部分疏水氨基酸, 计算结果显示, 突变后的二聚体小肽激活剂对EBP的“亲和力”明显增强.