Метод молекулярной динамики

Таким образом, для нахождения среднего по времени ( в общем случае необходимо проинтегрировать уравнения движения всех частиц системы за весь промежуток времени т->-оо. Практика расчетов методами молекулярной динамики показала, что усреднение значений Р с приемлемой точностью часто достигается за сравнительно небольшие промежутки времени после сравнительно небольшого числа соударений частиц, составляющих систему. Это сделало такие расчеты реально осуществимыми. С точки зрения задач механики сложное для анализа другими методами начальное состояние системы, отвечающее неравновесному распределению частиц, принципиально не отличается от любого другого. Поэтому к преимуществам метода молекулярной динамики прежде всего относится возможность исследовать неравновесные системы и изучать процессы релаксации — [c.190]

Подобным образом были проведены расчеты поверхностного натяжения жидкостей. Применение современных ЭВМ позволяет по данным о е(г) проводить абсолютные расчеты свойств жидкостей. При этом в основном используют два метода. По первому методу молекулярной динамики решаются уравнения Ньютона для коллектива частиц, связанных энергией взаимодействия и обладающих некоторой заданной энергией. Такие расчеты удается делать для больших коллективов частиц (порядка тысяч). По второму методу — методу Монте — Карло — рассчитывают общие суммы состояния системы при заданной энергии взаимодействия и выборе возможных конфигураций расположения молекул друг относительно друга. С помощью ЭВМ были рассчитаны Я(г) термодинамические функции, вязкость, диффузионные характеристики и др. Кроме того, удалось определить характеристики траекторий определенных частиц. Оказалось, что частицы осуществляют весьма малые как бы дрожательные движения, в которых участвуют соседи. Поэтому понятия блужданий в жидкостях приобретают другой смысл, так как в них сразу участвует большое число частиц. Атом смещается тогда, когда его соседи в результате подобного коллективного движения освободят ему место. Теория диффузии в жидкостях, основан- [c.214]

В методе молекулярной динамики решаются уравнения Ньютона с учетом сил, соответствующих энергии молекулярного парного взаимодействия при заданной соответствующей температуры энергии. [c.374]

Что такое Г- и ц-пространства в статистической физике и с какой целью они введены В общих чертах расскажите о методе молекулярной динамики и статистическом методе при вычислении средних величин. [c.301]

Трудности определения парциальных функций распределения не позволяют однозначно описать структуру двух (и более) компонентных систем. Расчет таких функций может быть произведен методом молекулярной динамики, разработанным А. М. Евсеевым. [c.192]

Изучение транспортных характеристик молекул воды в пленках представляет особый интерес. С этой целью выполняли расчет методом молекулярной динамики, в котором для описания межмолекулярного взаимодействия использовалась модель BNS [340]. Выбор этой модели связан с тем, что в ее рамках подробно исследовались свойства воды в объемной фазе [339]. В процессе расчета температуру системы поддерживали равной 306 К-Характеристикой коллективного движения частиц в жидкости является автокорреляционная функция скорости [c.124]

Изучение транспортных характеристик молекул воды в пленках представляет особый интерес. С этой целью выполняли расчет методом молекулярной динамики, в котором для описания межмолекулярного взаимодействия использовалась модель ВЫ5 [340]. Выбор этой модели связан с тем, что в ее рамках подробно исследовались свойства воды в объемной фазе [339]. В процессе расчета температуру системы поддерживали равной 306 К. [c.124]

Статистическая теория жидкости сильно продвинулась в последнее время благодаря широкому использованию ЭВМ в научных исследованиях. Здесь можно выделить два главных направления метод Монте-Карло и метод молекулярной динамики. [c.299]

Определение траектории частицы в методе молекулярной динамики позволяет рассчитать характеристики переноса и, в частности, коэффициент самодиффузии. [c.374]

За последние годы появились работы, в которых исследования природы растворов неполярных газов в воде изучаются методом молекулярной динамики [57, 60]. Возможности этого метода весьма велики, но значительны и методические трудности применения его для растворов в воде. [c.164]

Особо следует отметить т. и. численные методы (молекулярной динамики и Монте-Карло), позволяющие проверить адекватность теоретич. представлений о форме потенциала межмолек. сил путем сопоставления результатов теории с экспериментально измеряемыми величинами. Расчеты макросвойств (хим. потенциала, энтропии, формы кривой сосуществования фаз и др.) производятся для системы из неск. сотен условных частиц, характеризующейся постулируемой формой потенциала межмолек. сил. В методе мо-лек. динамики решаются ур-ния движения всех рассматриваемых частиц, в методе Монте-Карло оценивается вероятность осуществления ра.зл. конфигурации. [c.493]

Качественно поведение локальной плотности и локального тензора давления в центральной части малой системы, даваемое приведенными выше формулами (уменьшение плотности и давления с размерами системы), было подтверждено недавно результатами прямого численного эксперимента для малой капли, полученными методом молекулярной динамики [38]. [c.199]

В работе выполнено численное моделирование кристалла Сбо методом молекулярной динамики с использованием эмпирических атом-атомных потенциалов Леннард-Джонса с параметрами для фафита. Расчеты показали отсутствие переориентаций молекул при температурах ниже 200 К. [c.148]

Методом молекулярной динамики исследовалась диффузия полимерной цепи в 10%-ном растворе на ансамбле из 1000 частиц, которые взаимодействуют между собой согласно потенциалу Леннарда-Джонса. Все частицы, включая цепь, первоначально находятся в узлах гексагональной кристаалической решетки с ребром а. Исследуемый объем представляет собой куб размером ЮдхЮахЮа со стандартными периодическими граничными условиями, позволяющими избежать влияния поверхностных эффектов. Кристаллу сообщается внутренняя энергия, характерная для жидкости несколько выше температуры замерзания. Для этого каждой частице приписывается случайное значение скорости, величина и направление которой определяется распределе шем Максвелла и условием неподвижности центра масс исследуемого объема. [c.104]

В изучение подвижности цепочечных молекул в конденсированных средах все больший вклад вносят методы численного моделирования молекулярной динамики. Такого типа моделирование предполагает рещение с помощью ЭВМ классических уравнений движения для системы взаимодействующих материальных частиц (атомов). При этом законы взаимодействия атомов друг с другом считаются известными. В этом случае по координатам атомов в каждый момент времени могут быть вычислены действующие на них силы. В результате численного рещения уравнений движения могут быть найдены динамические траектории частиц от любых функций их координат и скоростей, характеризующих изучаемую молекулярную систему. Методы молекулярной динамики используются при изучении поведения как отдельной полимерной молекулы, так и свойств полимерной среды, находящейся в аморфном, кристаллическом или жидкокристаллическом состоянии [88]. [c.92]

Геометрия водородных связей вокруг молекул P-D-глюкозы и P-D-фруктозы моделировалась методом молекулярной динамики [47]. Выполненные вычисления показали, что распределения водородных связей вокруг глюкозы и фруктозы приблизительно одинаковы и, что [c.77]

Результаты моделирования структуры системы вода-мочевина методом молекулярной динамики в целом не противоречат рассмотренным выше данным об энергетической неравноценности областей гидратации растворенного неэлектролита. Едва ли не единственным исключением в этом смысле являются выводы авторов [57], в соответствии с которыми эффект дестабилизации структуры гидратной воды должен отождествляться не со стерическими несоответствиями в области смежных ЫН,гд -фупп, а с особенностями электронного строения карбонильной группы. [c.124]

В методе молекулярной динамики классические уравнения Ньютона решаются с учетом сил, соответствующих энергии молекулярного парного взаимодействия при заданной суммарной энергии, соответствующей температуре и давлению системы. Такие расчеты проводятся для [c.299]

Первые попытки изучения схемы электронных состояний кристаллического 8102 были предприняты более 20 лет назад [8, 9]. Как правило, в ранних работах [8—22] использовались приближенные зонные или кластерные модели и рассматривалась одна кристаллическая фаза (в основном, а-кварц) диоксида кремния. Количественные данные, составляющие основу современных представленных об электронных свойствах ПМ 8102, явились результатом применения достаточно строгих неэмпирических схем расчетов [23—51], где наряду с описанием зонного спектра идеальных кристаллов большое внимание уделено исследованиям локальных электронных характеристик 8162 (в модели молекулярных кластеров [34—36]), а также численным оценкам структурных состояний диоксида методами молекулярной динамики [37 4]. [c.153]

Как отмечалось, многие вопросы структурных трансформаций 8Ю2 (в том числе переход в неупорядоченное состояние) рассматривались также методами молекулярной динамики, см. [37—44]. [c.160]

Структурные изменения воды в ГС подтверждаются спектральными методами [479—484], а также согласуются с результатами расчетов структуры тонких прослоек методами молекулярной динамики и Монте-Карло. Изменение структуры воды на больших расстояниях от поверхности частиц прямо подтверждено методом ядерного магнитного резонанса [66, 71, 73, 315]. Таким образом, во многих экспериментальных исследованиях обнаружено существенное отклонение структурно-чувстви- [c.170]

ФРАКТАЛЬНОСТЬ ТРАЕКТОРИЙ МОЛЕКУЛ В МЕТОДЕ, МОЛЕКУЛЯРНОЙ ДИНАМИКИ [c.104]

Постулат эргодности (квази-эргодности). Усреднение по времени с помощью методов молекулярной динамики и статистическое усреднение по совокупности систем с исполь- [c.192]

В настоящее время осуществляют расчеты, основывающиссп иа решении уравнений движения (расчеты по методу молекулярной динамики), для систем с небольшим числом частиц, порядка нескольких сотен. При этом можно с помощью специальных приемов оценивать характеристики макроскопической системы. Область применения метода молекулярной динамики в последние годы значительно расширилась, однако расчеты, как правило, относятся к сравнительно простым системам. [c.44]

Большие перспективы для расчета свойств жидкостей открывает применение численных методов метода Монте-Карло и метода молекулярной динамики. Метод Монте-Карло используется для непосредственного расчета средних по тоцу или иному ансамблю на быстродействующих машинах при генерировании цепи очень большого числа конфигураций метод молекулярной динамики состоит в численном решении уравнений движения. [c.361]

Исследования одночастичной функции распределения методом молекулярной динамики (Олдер и др., 1971) показали, что одночастичная функция должна быть сферически симметричной функцией Гаусса в области большой плотности до плавления (в этой области вероятность частицы перейти из одного узла в другой мала). При плотности системы, близкой к плотности плавления при заданном Г и Я, начинает осуществляться кооперативный сдвиг одного слоя частиц по другому на период (аналог квадратноупакованной решетки) и одночастичная функция распределения меняет свой вид. [c.102]

Это определяет, с одной стороны, фундаментальную теоретическую разработанность и значительную математизированность многих ведущих разделов коллоидной химии с широким применением методов химической термодинамики и статистики, термодинамики необратимых процессов, электродинамики, квантовой теории, теорий газового и конденсированного состояния вещества, структурной органической химии, статистики макромолекулярных цепей и т. д. Энергичное развитие в последние годы получили методы молекулярной динамики — численного эксперимента динамического типа с использованием быстродействующих ЭВМ. [c.9]

Процессы в конденсироваявых средах. Д. э. а. изучает эволюцию рассматриваемой системы частиц в условиях ее непрерывного взаимод. с окружением. Поскольку исследование динамич. ур-ний системы и окружения слишком сложно и даже не точно определено (что есть окружение ), теоретич. описание таких процессов требует отказа от детерминированной картины механики. Чисто динамич. ур-ния заменяют стохастическими, в к-рых движение системы частиц (атомов, молекул) по пов-стям потенц. энергии дополняется учетом взаимод. системы с окружением, к-рое носит случайный (стохастический) характер из-за участия в нем большого числа частиц окружения. Мат. способ описания такого взаимод.-ф-ция корреляции случайной силы, действующей на систему со стороны окружения. Ф-ции м.б. независимо рассчитаны, напр., методами молекулярной динамики, ис- [c.67]

Поверхностные и капиллярные явления, включая изучение поверхностных сил, термодинамич. и кинетич. закономерностей адсорбции и смачивания, св-в адсорбц. слоев, закономерностей и механизмов действия ПАВ на разл. межфазных пов-стях. Молекулярно-статистич. рассмотрение поверхностных явлений (включая использование методов молекулярной динамики) ведется в контакте с соответствующими разделами мол. физики. Эксперим. исследование поверхностных явлений на легкоподвижных пов-стях жидкость-пар и жидкость-жидкость проводится преим. тензометрич. методами (изучение концентрац. зависимости поверхиостного натяжения р-ров) или с помощью весов Ленгмюра в сочетании с оптич., электрич. и реологич. методами (см. Мономолекулярный слой). [c.434]

В М.д. используют разл. численные эксперименты. Одна группа методов исследует возможности внутри- и межмол. движений на основе расчета гео.м. и энергетич. характеристик молекул в равновесном состоянии (см. Молекулярная механика). В т.наз. молекулярно-динамических экспериментах (МДЭ) непосредственно моделируется мол. движение. Частицы (отдельные атомы, атомные группы, небольшие молекулы) представляются материальными точками потенциалы межмол. взаимод. задаются в явном внде. При этом обычно используют геом. (жесткие) связи и модельные потенциалы парного взаи.мод. иногда применяют и потенциалы многочастичного взаимод., а также рассчитанные квантовомеханически. Для определения траектории частиц используют разл. ур-ния. В т.наз. методе молекулярной динамики (МД) интегрируют ур-ния движения Елаосич. механики [c.111]

Рис. 21. Проекции на плоскость дгг (а) и плоскость > 2 (б) углеродных скелетов всех молекул, рассчитанные методом молекулярной динамики как мгновенные конфигурации н-парафина С19Н40 при 300 К для системы из шести слоев с 270 молекулами в слое [357].

Грин, Марчелия и Пайлторп [139] методом молекулярной динамики исследовали структуру воды в тонкой прослойке ъ = 31,4 А) между поверхностями, которые моделировали строение поверхности раскола слюды. На каждой из поверхностей располагалось по 16 атомов О, 6 атомов 81 и 2 атома А1 в их кристаллографических позициях. Над ионами А1 находились нротивоионы Ка , что делало поверхность электронейтральной. В прослойку вводилась 81 молекула воды. Водородная связь между молекулами воды моделировалась другим известным потенциалом — Стиллинджер-2 [169]. Для взаимодействия молекул воды с поверхностями слюды использовался потенциал Леннард—Джонса и электростатический потенциал. [c.231]

Анастасион с сотр. [142] методом молекулярной динамики исследовали поведение 108 молекул воды в прослойке между поверхностями нерастворимого в воде кристалла Na l. Обнаружено образование вблизи поверхности кристалла граничных слоев воды с повышенной и осциллирующе-спадающей плотностью. Толщина граничных слоев составляет 4—5 диаметров молекул. В первом слое молекулы воды ориентированы преимущественно кислородными атомами к подложке. Основным эффектом, ведущим к такому упорядоченному расположению молекул, является притяжение между Na-ионами подложки и кислородными атомами молекул воды. Таким образом, при сильном взаимодействии между водой и поверхностью и при определенном шаге ионной решетки (плоскость 001) граничные слои в отличие от вышерассмотренных случаев имели повышенную плотность. [c.232]

Техника "отжига" в конформационном анализе пептидов и белков часто используется в комбинации с методом молекулярной динамики, в котором температура вводится в расчет посредством кинетической энергии. Самый простой и наиболее распространенный алгоритм этого метода был предложен X. Берендсеном и соавт. [189]. Сравнение его с другими алгоритмами метода молекулярной динамики вьшолнено в работе [190]. Комбинированный метод динамического "отжига" применяется в анализе более или менее сложных пептидов, однако непременно с использованием экспериментальных ограничений, получаемых от рентгеноструктурной кристаллографии и ЯМР [191-194]. Расчет, таким образом, сводится к уточнению уже известной структуры или выбору из небольшого числа предполагаемых вариантов. В разработанном М.Сноу подходе привлекаются данные о гомологии белков [195, 196]. Метод "отжига" широко используется, правда с переменным успехом, в конформационном анализе простых пептидов [197-200], причем наиболее популярным объектом является энкефалин, конформационно достаточно простой эндогенный пентапептид, содержащий два остатка Gly [200-206]. Дж. Хиго и соавт. [207] предложили процедуру длительного "отжига" в комбинации с методом взвешенного набора переменных [208] и минимизацией энергии по вторым производным, позволяющим судить об анизотропии потенциальной поверхности. Авторы использовали процедуру для расчета конформационных состояний пептидных петель в белках, структуры которых известны [209]. [c.244]

Ш. Ёонеда и соавт. [187] применили метод молекулярной динамики к мономерной и димерной структурам Met-энкефалина, Полностью вытянутая мономерная конформация, выбранная в качестве исходной, переходила по ходу расчетной процедуры в стационарное состояние, представляющее собой свернутые формы с -изгибом, а вытянутая антипарал-лельная димерная структура оставалась неизменной. Сделан вывод, что найденные формы мономера и димера являются основными конформациями энкефалина, сосуществующими в водном растворе. Расчет прост- [c.348]

По аналогии со структурами фрагмента 1-29 релизинг фактора гормона роста, его аналогов и глюкагона секретину, принадлежащему к одному с ними семейству, приписывается полностью а-спиральная конформация [240-243]. В работе [244] исследовано пространственное строение молекулы секретина в растворе диметилсульфоксида с помощью Н-ЯМР-димерной спектроскопии с привлечением эффекта Оверхаузера и эмпирических корреляций. Полученный набор из 98 значений двугранных углов ф и межатомных расстояний использован в качестве исходного экспериментального материала для расчета структуры секретина методом молекулярной динамики. Определение проводилось в два этапа. Сначала рассчитывалась серия конформаций, удовлетворяющих вводимым опытным значениям. Затем у них были отобраны десять наиболее близких структурных вариантов, на основе которых построена новая конформация молекулы, в наибольшей степени соответствующая, по мнению авторов, результатам экспериментальных измерений. После тщательной минимизации она была признана глобальной структурой гормона в растворе DMSO. Поскольку полностью пространственное строение секретина описывается более 130 независимыми конформационными параметрами, то расчет Т. Бланделла и С. Вуда [244], выполненный на основе 98 экспериментальных данных, не может считаться объективным, особенно если в растворе реализуется не одна конформация, а несколько. [c.373]

Возможные каналы структурных трансформаций а-А120з под давлением с образованием иных полиморфных модификаций рассмотрены недавно [22] методом молекулярной динамики. [c.129]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология