Chimica fisica superiore - Compendio (Parte 1 di 3)

Svantaggi e vantaggi dei modelli con solvente implicito

Vantaggi:

1. Gli approcci dei modelli con solvente implicito sono efficienti dal punto di vista computazionale.

Svantaggi:

1. Le interazioni non sono descritte correttamente. Alcune molecole solventi non vengono esplicitamente aggiunte alla soluzione, quindi l'interazione dinamica e la variazione delle proprietà possono non essere descritte correttamente.
2. Le legature con il solvente non possono essere descritte.
3. Non possono essere impiegate tecniche computazionali classiche per lo studio di sistemi in fase condensata come il metodo di Monte Carlo o la dinamica molecolare classica per lo studio delle proprietà strutturali e spettroscopiche.

Il metodo di Monte Carlo impiega una procedura di Markov Chain Monte Carlo, in cui ad ogni nuova step generata viene accettata solo se la configurazione generata è accettabile.

Alla ha un'energia inferiore rispetto alla configurazione precedente. Un'energia che obbedisce alla distribuzione di Boltzmann è Monte Carlo. Il metodo deterministico di simulazione è meno adatto allo studio di configurazioni che partono da diverse configurazioni e generano configurazioni diverse. Il metodo del tunneling può superare le barriere energetiche. La simulazione può essere eseguita sia utilizzando coordinate cartesiane che coordinate interne. Il metodo ha lo svantaggio di non considerare fenomeni dipendenti dal tempo.

Nelle simulazioni di Dinamica Molecolare Classica, si parte da una configurazione iniziale e si genera una nuova configurazione ad ogni intervallo di tempo. Tutti gli atomi si spostano secondo le forze che agiscono su di loro. Le nuove configurazioni vengono ottenute risolvendo numericamente le equazioni differenziali del secondo ordine accoppiate Fi = Mi. Le forze sugli atomi sono anche agenti singoli pari a 2Fi = NTN + 1.

difielddove detto forzavira ecamporn rappresentail potenzialedi interazioneintra intermolecolareenel didati coordinate

Inizialmente inputinserisconosi iprogrammavelocità leConfield calcolanoforceatomichee quest'ultimo siforzedalle voltaatomi loro le nuoveFie asisugliagenti ottengono ilpuòvelocità tali datiConatomiche reiterarecoordinate sie calcolodi l'insiemedelletraiettoria cioèdamodo laottenereconfigurazioniottenute in sequenza

Il modochetime dev'essere sceltostep in da calcolidi effettuaremodosufficientemente rapidisia grande di l'eventostudiaresufficientementesia per permetterepiccolopiùveloce deidell'ordine femtosecondi

Time St 10step sdisimulazioni sonodeterministicheClassicaDinamica MolecolareLe due velocitàdalleche coordinatesimulazioni stesse epartonoatomichetraiettoriaalla di distessa menoa erroriportano arrotondamento didiLe simulazioni tunnelingMD non capacitapossiedonosuperarebarriere ma sonoci

sil'integrazione equazionialgoritmidifferentiutilizzare 3possono diVerlet1 algoritmo2 leap frogalgoritmo di Verlet3 algoritmo velocity1 DIVERLETALGORITMO tairiti ri2ri ate allo divolt Iniziorori a quelloprecedentestepposizioneaSvantaggiinstabilitànumerica difinita troncomalladovuta1 erroriprecisionevelocitàle modo esplicitonon in2 appaionoLEAP2 FROGALGORITMO Ittririti VitraVi Vi Ai At112112 velocitàappaionole modo esplicitoVantaggio in di tele sonosfasatele velocitaesvantaggio posizioni è il PIÙUSATO3 DI VELOCITY VERLETALGORITMO di 4ELittViriti tiVi AitVita atAit12vantaggi modovelocitale in1 esplicitoappaionole nellovelocità stessodefinite istantele sonoe2 posizioni tutti termodinamiciglisi3 usare insiemipossono DIFORMALISMO HAMILTONDI LAGRANGE diLe delmoto formalismoilconpossonoessereequazioni espressedi risultatiHamilton stessiaglicon quello portanooLagrange di Newtonleottenutirisolvendonumericamente equazioniVantaggi

variabilipuòutilizzare di nonridondantisi insieme1 qualsiasi deivariabiliaddizionali UtiliintrodurreSi2 perimporrepossonovincoli NPTININSIEMINUTOSIMULAZIONIe perleDifferenza formulazionifra deldifferenziale ordinesola e1 9 2Lagrange del ordineHamilton differenziali 12 accoppiateeqDELTIMESCELTA STEPèIl da di ditalemodo ordinesceltotimestep in essere ungrandezzapiùal veloceinferiorerispetto processo 101Moti vibrazionimolecolari rotazionie 10 S15Time femtosecondistep s10Per millisecondichimicistudiare secondi silunghi eprocessi devonoutilizzaredegli algoritmiVINCOLIPer è vincolicalcolii imporrepossibilealleggerire sudi piùlegameatomo simulazioniH lunghe1 lunghezze sulleusati avere influenzaperché2 angoli poco possonoproprietàdelsistema dimolecolari Modelli3 es rigidiacquageometrieINSIEMITERMODINAMICIè oscilla diTE propriocostanteNVE causa errorima1 anon diSi delsceltacontrollarela timenumerici usa per

steptedrifterratipoichésesono osservaunsi èlavora costante usare unNUT at necessario2 SI termostatoI Mosè basati sullediquelli Hoovermetodi usati sono è dato dalladiIl valoreistantaneoestese tlagrangiane media èvelocitàdalladi necessarioEkin dipendenteintrodurlaalgoritminegli è barolavora pcostante3 unusareSI necessarioaNPT èquello chedi RahmanL'algoritmousatostato Parrinellotiene anche variabili didi al simulazioneboxrelativeconto PBCALPERIODICHECONDIZIONI CONTORNO boundariesconditionsalLe condizioni contorno 0periodi