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nima0332

银虫 (小有名气)

[求助] 高斯计算，溶液中蒙脱石与黄曲霉毒素的相互作用 已有1人参与

想用高斯计算，在水中，蒙脱石对黄曲霉毒素的吸附作用，即二者间的相互作用。

一、研究物质：
1、蒙脱石晶体，是由两层硅氧四面体，包夹一层铝氧八面体，形成的层状结构铝硅酸盐矿物。八面体中Al常被Mg取代，因而整个蒙脱石带负电。阳离子置换所引起的电荷不平衡主要由层间阳离子（Ca离子）来补偿，层间的阳离子常以水化状态出现。
高斯计算，溶液中蒙脱石与黄曲霉毒素的相互作用
图为单层蒙脱石的结构，中间铝氧八面体有一个Al被Mg取代，由MS绘制，作为高斯输入文件
高斯计算，溶液中蒙脱石与黄曲霉毒素的相互作用-1
高斯计算，溶液中蒙脱石与黄曲霉毒素的相互作用-2
图为蒙脱石晶体结构示意图；
2、黄曲霉素结构如图，在数据库http://webbook.nist.gov/cgi/cboo ... O6&Units=SI查找得到：
高斯计算，溶液中蒙脱石与黄曲霉毒素的相互作用-3
高斯计算，溶液中蒙脱石与黄曲霉毒素的相互作用-4
二、经验假设二者之间的作用:
1、黄曲霉毒素通过Ca离子，和蒙脱石之间形成“阳离子键桥”；
2、黄曲霉毒素和蒙脱石矿物，通过静电作用、氢键等弱作用力发生；
3、黄曲霉毒素，通过以上作用，尤其是通过作用1，甚至进入了蒙脱石阳离子层间。
以上假设有实验现象支持：阳离子溶出量随吸附量增加而增加，吸附量较大时蒙脱石XRD图发生变化。
小弟即想通过高斯计算，对这三个假设进行分析；

三、小弟目前情况：
1、初步计算计划：
   方法、机组和溶剂模型 ： b3lyp/6-311g  scrf=（cpcm, solvent=water）；
   （下述A为黄曲霉素，B为单层蒙脱石晶体）
（1）在A上，分别连接Ca离子，为A-Ca，用上述方法和模型优化并计算能量；
（2） 优化并计算B的能量；
（3）将A-Ca和B放到一起计算；
   作用能=E（A-CaB）-E(A)-E(B),并作BSSE矫正。
  （4）然后，分析A和B之间的相互作用，键能键长等。
2、其他
    小弟想做初步的计算，所以没有加极化和弥散。不过现在看起来算的挺慢的，第（3）部花了两天还没有算完（g09 A for linux，64GB内存，AMD32核，计算时加了scf=qc），也不知道出来会是什么结果。

四、存在的疑问：
小弟这学期断断续续接触计算，我们学校也没有人做量化计算的，基础很差，一路摸索，不会只能在论坛上求助，承蒙虫友照顾，但还想让大家帮我把这个工作给提提批判批判，帮小弟解答一下其中疑问：
1、蒙脱石结构（在第（3）步计算前），是应当在的MS中优化后在高斯中计算好，还是直接在gaussian中优化好呢？
2、合适的初始构型：
   （1）小弟在A（黄曲霉素）的两个羰基上，用gview直接和Ca连接（A-Ca），这样做是否合适？下图为A-Ca优化前后（优化后O-Ca之间的较长的键是静电作用吗？）
高斯计算，溶液中蒙脱石与黄曲霉毒素的相互作用-5
    （2） 此外，将优化后的A-Ca，放入B（蒙脱石）中，是否有什么讲究（如角度和距离等，该如何设置才具有代表性，还是应该多试试看）？
    （3） 我这样的做法，是不是根本就不合适呢？

3、体系电荷和自旋多重度如何考虑呢？
之前看了一些关于体系带电和自旋多重度的设置（单电子数+1=自旋多重度），但是还是不太理解，如A-Ca，应该怎么设置呢？
B（单层蒙脱石，一个Al被Mg取代，体系带1个负电荷），在计算时应该设置多少呢（我设置的是“-1  1”）？把A-Ca和B放到一起，应该怎么设置呢？（单电子数目我不太会看啊）

4、溶剂模型的选择
   这样的设置是否就足够了呢？ scrf=（cpcm, solvent=water）。
   专家ChemAndy曾在一篇计算有机物之间相互作用能的帖子中建议，“如果溶剂分子与溶质分子之间有H键，你就摆些溶剂分子在H键位点上，然后依然做CPM。”但是我感觉着不太适合这个情况，因为体系中有离子。

5、最关键的问题：预期的结果是否存在可能性？
预计的情况是：
用双层蒙脱石结构(而不是现在的单层)，层间含有水合Ca离子。A（黄曲霉素）和蒙脱石在水中，进入层间的极性水化阳离子层，通过某些作用被吸附（静电作用，阳离子键桥等），而这些作用可以通过gaussian的计算得到直观的表征。
不知道这样的预计，能否实现（因为蒙脱石包括其层间是极性区域，而黄曲霉素是非极性的），如何实现（就是上述的几个问题）。
6、各位老师和前辈，请多给一点批评和建议，衷心感谢。

高斯计算，溶液中蒙脱石与黄曲霉毒素的相互作用-6
QQ截图20140328145844.png
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仁者不以盛衰改节，义者不以生死易心
1楼 2014-03-28 21:33:38
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yjcmwgk

禁虫 (文坛精英)

密度泛函·小卒

优秀版主

【答案】应助回帖

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感谢参与，应助指数 +1
zhou2009: 金币+8 2014-03-29 15:32:13
nima0332: 金币+19, ★★★★★最佳答案, 渐渐有了一点入门的感觉！谢谢您！ 2014-04-01 10:45:27
楼主一个短消息把我喊来了 发现楼上专家说的好极了 我补充几句吧
第一 你明显是把所谓的蒙脱石作为一个cluster来处理了 问题是 你需要对边界进行饱和吗？如果需要，用什么原子饱和？如果不需要，有什么理由不需要？你切出来的这个蒙脱石cluster是按照哪个晶面切出来的？还是自己随便切割出来的？
抱歉我不做cluster，我只能问这个问题供楼主思考。
第二 你的黄曲霉素结构的初始结构简直是太差了。在这个结构中我举几个例子，看3a,6a-dihydrofuro[2,3-b]furan这个残基结构吧，两颗中心C居然能让它呈平面结构，这简直是不可原谅的错误。另一个例子，你的甲氧基直接画错了！
可以相信数据库里的分子拓扑结构但是绝不能把拓扑结构直接拿来计算。自己去搭建模型
磨刀不误砍柴工。我觉得对你来说，先把《Exploring Chem with Elect Struct Method》读完，再读一本linux入门书，你再来咱们版继续讨论吧！真心建议
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8楼2014-03-29 11:30:18
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