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shengxiang

木虫 (著名写手)

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[交流] 【转帖】常见水分子模型（转载）

原帖地址：http://xyz19850126.blog.163.com/ ... 292010829114138996/

进行分子动力学模拟，水分子十分重要，除非选择使用连续介质模型（implictit water model）。水分子模型较多，选择这些模型要结合使用的力场，并参考别人已经的数据。一下简单介绍几种常见的水分子模型，希望对了解它们有点帮助。

按照一般化学常识，水分子由三个原子构成，主要的参数应该有各个原子的质量，电量，氢氧键的长度以及H-O-H的键角。没有错，最简单的水分子模型就是这些参数都固定的刚性水分子模型。如SPC模型和TIP3P模型。这两种模型中，原子质量和电量都在同一个质点上。唯一不同的是TIP3P的H-O-H键角比理论值109.47小，为104.52度。这两种水模型只有氧原子具有范德华作用系数，氢原子的范德华系数为0。

以上两种模型有对应的改进模型，SPC的改进模型为SPC/E，起主要改进其实就是使溶液系统的总能量乘以5.22 kJ/mol。这样可以使SPC溶液属性更加接近实验值。TIP3P在CHARMM力场中的改进是给氢原子一定的范德华系数，这样做的结果的计算根据复杂。。。（很无奈，因为结果好，所以也没有办法。）

由于真是情况下水分子的电量分布并不是完全在原子上的，如氧原子的一部分负电量就在H-O-H的对角线上，还有两个电子对处在H-O化学键的延长线上。为了得到更加真实的水分子模型，四个粒子以上的模型就被应用到分子动力学模拟中。其中最著名的有TIP4P模型。该模型在三个原子中间，H-O-H化学键的对角线上多了一个不含质量，只带电量的点。很多蛋白质模拟计算中，TIP4P和OPLS力场结合使用都得到很好的效果。

以上提到，水分子的氧原子在H-O化学键延长线上有两个电子对，于是有的人就在这两处添加了两个只带电量的粒子。2000年报道的TIP5P模型，计算结果也很好。还有一些牛人，结合TIP4P和TIP5P，要研制TIP6P，很好很强大。。。

不得不说，并不是模型的所含粒子越多越好。粒子越多，就算付出越大，因为要计算的相互作用更多。

以上所提到的各个模型的参数，可以看看这里：http://en.wikipedia.org/wiki/Water_model

最后提一下：SPC=simple point charge；TIP4P=Transferable Intermolecular Potential (function) 4 Points.

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