Tarqatilgan multipole tahlil - Distributed multipole analysis

Yilda hisoblash kimyosi, tarqatilgan multipole tahlil (DMA) ning fazoviy taqsimlanishini tavsiflashning ixcham va aniq usuli elektr zaryadi ichida a molekula.

Ko'p sonli kengayish

DMA usuli prof. Entoni Stoun tomonidan ishlab chiqilgan Kembrij universiteti molekulaning zaryad taqsimotini a nuqtai nazaridan tavsiflash multipole kengaytirish bir qator markazlar atrofida.[1] Ko'p markazli multipole kengayishni qo'llash g'oyasi ilgari Robert Reyn tomonidan taklif qilingan edi.[2] Odatda, markazlar molekulani tashkil etuvchi atomlarga mos keladi, ammo bu shart emas. Dan tashkil topgan multipole seriyali zaryadlash, dipol, to'rtburchak va undan yuqori shartlar har bir markazda joylashgan. Muhimi, yaqinlashuv radiusi Ushbu multipole seriyasining etarlicha kichikligi, van der Wals aloqasida ikkita molekulani tavsiflashda tegishli qator konvergent bo'ladi.

DMA seriyasi olingan ab initio yoki zichlik funktsional nazariyasi Gauss asoslari to'plamlari yordamida hisob-kitoblar. Agar molekulyar orbitallar atom asoslari funktsiyalarining chiziqli birikmalari sifatida yozilsa, elektron zichligi asos funktsiyalari zichligi matritsasi elementlari deb ataladigan mahsulotlarning yig'indisi shaklini oladi. O'g'il bolalar (1950)[3] markazida har xil nuqtalarda joylashgan ikkita sferik Gauss funktsiyasining hosilasi bir-birining ustiga chiqib ketish markazi deb nomlanuvchi oraliq nuqtada bitta Gauss sifatida ifodalanishi mumkinligini ko'rsatdi.

Agar a asos Gauss funktsiyalaridan foydalaniladi, ikkita s funktsiyalarining ko'paytmasi sferik nosimmetrikdir va faqat ikkita Gauss funktsiyalarining "ustma-ust tushish markazidagi" nuqta zaryadi bilan to'liq ifodalanishi mumkin. S orbital va p orbital mahsuloti faqat zaryadli va dipolli qismlarga ega, ikkita p funktsiyalar mahsuloti zaryadli, dipolli va to'rtburolli qismlarga ega.

Agar qoplama markazi atomda bo'lmasa, kelib chiqishi o'zgarishini hisobga olish uchun ketma-ketlikni qayta ifodalab, multipole kengayishining kelib chiqishini eng yaqin taqsimlangan multipole maydoniga ko'chirish mumkin. Multipole kengayish endi tugamaydi, ammo yuqori shartlar kichik bo'ladi. Biror kishi saytni xohlagan joyiga olib borishi mumkin, ammo ular odatda atomlarda bo'ladi. Kichik molekulalar uchun bog'lanish markazlarida qo'shimcha joylardan foydalanish mumkin; kattaroq molekulalar uchun metil guruhi kabi atomlar guruhini tavsiflash uchun bitta saytdan foydalanish mumkin. DMA protsedurasi aniq va juda tezdir, ammo diffuz bazali funktsiyalarga ega zamonaviy katta bazaviy to'plamlar uchun uni biroz o'zgartirish kerak. Agar bazis funktsiyalarida kichik ko'rsatkichlar mavjud bo'lsa, mahsulot funktsiyasi bir nechta atomlar bo'ylab tarqaladi va taqsimlangan multipollarni sonlar panjarasi bo'yicha sonli kvadrat bo'yicha hisoblash yaxshiroqdir. Panjara har bir nuqta ma'lum bir sayt bilan bog'lanishi uchun aniqlanishi mumkin va har bir sayt uchun multipoles shu saytga tegishli nuqtalar bo'yicha to'rtburchak orqali olinadi.

Keyin ushbu tavsif har bir saytda joylashgan:

  • To'lovlar, tavsiflovchi elektr manfiyligi kimyoviy intuitiv usulda effektlar;
  • S va p orbitallarning qoplanishidan kelib chiqadigan va yolg'iz juftliklar va boshqa atom buzilishlarini tavsiflovchi dipollar;
  • P orbitallarning ustma-ust tushishidan kelib chiqadigan va bog'liq bo'lgan to'rtburchaklar pi obligatsiyalari, masalan;
  • Agar juda yuqori aniqlik talab etilsa, sakkizoyoqli va hexadekapollarni kiritish mumkin.

DMA tashqi nuqtalardagi potentsialni tavsiflaydi molekula aniqligi bilan aniqlik bilan to'lqin funktsiyasi, shuning uchun uni ishlatish aniqlikni yo'qotishiga olib kelmaydi. DMA tavsifi ikki molekula orasidagi o'zaro ta'sirning elektrostatik energiyasini beradi. U zaryadning bir-birining ustiga chiqish effektlarini hisobga olmaydi va shu sababli penetratsion energiyani istisno qiladi.

Boshqa usullar bilan taqqoslash

DMA odatda odatdagidan ancha aniqroq qisman zaryad hisoblash metodologiyasi molekulalararo ta'sir o'tkazish energiyalari, chunki u ushlaydi anizotropiya atom-atomning elektrostatik o'zaro ta'sirga qo'shgan hissasi. Shuning uchun u molekulyar simulyatsiyada keng qo'llanilmaganligi ajablanarli tuyulishi mumkin. Buning mumkin bo'lgan sabablari:

  • Uning mashhur simulyatsiya kodlariga kiritilmasligi;
  • Har bir molekula uchun mahalliy o'q tizimining yo'nalishini kuzatib borish zaruriyati;
  • DMA ning konformatsiyaga bog'liqligi. Uning aniqligi natijasida DMA molekulyar zaryad taqsimotining molekulyar konformatsiyaga qattiq bog'liq xususiyatlarini aks ettiradi. Shunday qilib, DMA asosidagi simulyatsiyada, molekula konformatsion o'zgarishga uchraganda, multipollarni qayta hisoblash kerak edi.

Ilovalar

DMA keng foydalanishni topdi kristall tuzilishini bashorat qilish kichik uchun organik molekulalar, bu erda qattiq molekulyar tuzilmalardan foydalanishda ko'pincha sezilarli yutuqlarga erishish mumkin. Bundan tashqari, AMOEBA kuch maydoni kabi molekulyar simulyatsiyalar uchun kuch maydonlarini ishlab chiqish uchun foydalanilgan.[4]

Adabiyotlar

  1. ^ Stone, A.J .; Alderton, M. (1985). "Tarqatilgan multipole tahlil usullari va ilovalari". Molekulyar fizika. 56 (5): 1047–1064. Bibcode:1985 yil MolPh..56.1047S. doi:10.1080/00268978500102891.
  2. ^ Rein, R. (1973). "Ko'p atomli molekulalarning fizik xususiyatlari va o'zaro ta'siri to'g'risida: Biologiyada molekulyar tanib olishda qo'llanilishi bilan". Kvant kimyosi yutuqlari. 7: 335–396. Bibcode:1973AdQC .... 7..335R. doi:10.1016 / S0065-3276 (08) 60568-7. ISBN  9780120348077.
  3. ^ Boys, S. F .; Egerton, Alfred Charlz (1950-02-22). "Elektron to'lqin funktsiyalari - I. Har qanday molekulyar tizimning statsionar holatlarini hisoblashning umumiy usuli". London Qirollik jamiyati materiallari. Matematik va fizika fanlari seriyasi. 200 (1063): 542–554. Bibcode:1950RSPSA.200..542B. doi:10.1098 / rspa.1950.0036. S2CID  122709395.
  4. ^ Ponder, Jey V.; Vu, Chuanjie; Ren, Pengyu; Pande, Vijay S.; Chodera, Jon D .; Shnayderlar, Maykl J.; Xaq, Imron; Mobli, Devid L.; Lambrecht, Daniel S.; DiStasio, Robert A.; Xed-Gordon, Martin; Klark, Gari N. Men.; Jonson, Margaret E.; Head-Gordon, Tereza (2010 yil 4 mart). "AMOEBA polarizatsiyalanadigan kuch maydonining hozirgi holati". Jismoniy kimyo jurnali B. 114 (8): 2549–2564. doi:10.1021 / jp910674d. PMC  2918242. PMID  20136072.