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xppcomeon

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[交流] 【求助】分子动力学模拟体系的溶液环境是指什么？

在做分子动力学模拟时为什么需要给模拟体系添加溶液环境？显性溶液环境和隐性溶液环境有什么区别？分别代表什么物理意义？

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1楼 2009-12-18 16:06:53

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bay__gulf

金虫 (著名写手)

刘苏州

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lei0736(金币+6,VIP+0):谢谢 12-21 10:09

处理溶液环境是分子模拟的难点之一.
在Molecular Modelling Principles and Applications一书的Four challenges in molecular modelling 中列第二位(第一是自由能计算)

处理溶剂的两种方法介绍到处都有, 我在这里简单总结一下.
所谓显式模型,就是在分子周围添加大量的水分子,使分子全部或我们感兴趣的部位全部浸入水中. 溶剂效应其实就是这些水对分子的影响, 如果把加入的大量的水也看做体系的话, 溶剂效应会自然地显现出来. 比如介电常数就是电荷间水的偶极取向形成的, 外加的水可以重新真实体系的这一作用. 它的缺点主要有2,一是会大大增加计算量,用在MD模拟中还可以接受,用在量化中就远不能接受了.另一个缺点是水模型自身不够完美,没有极化项,而这个在考虑溶剂效应时候十分重要.
而隐式模型,是通过修改分子的外表面的相互作用形式实现,主要考虑了介电常数和分子的溶剂可及体积,这个在上面那本书中有详细介绍. 缺点是作用的细节无法处理, 如果分子外部有可能与水形成氢键的基团, 则完全不能处理.

在小分子的量化计算中,常采用两种模型并举的方法. 在分子外部的敏感部位防止若干的水, 但这些水的数目仍不够包埋住小分子,然后在这个体系上使用隐式模型. 在MD 模拟中, 采用显示模型即可. TIP4P 可以部分处理极化, 算是比较好的一个.
http://muchong.com/html/200803/724990.html
http://muchong.com/html/200803/729220.html