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SOLVATAZIONE
MODELLI di condensata
Modelliche studiare fase
sistemi
permettono in delle
Solvente mezzocontinuo cui
implicito in aggiunte
vengono
di
cavitˆper molecole
le solvente
alloggiare del
considerano solvente
solo effemedi
si gli nel
di
molecole
L'inserimentodelle solventegenera
soluto una
perturbazione
di
della tale
del
solvente
distribuzione stesso
carica e
distribuzione
detto field
reaction
elettrico
un campo
genera differenza lavoro
il
fra
Energiadi GP necessario
polarizzazione condensata
l'accensione della fase fase
carica e
in in
per gassosa
Vai di
GP r
Pir
21 del
soluto
densitˆ
di
dove carica
pir elettrostatico
Vel r potenziale
Problema di
ottenimento Vel r di
Soluzione Poisson
risoluzionedell'equazione
di Poisson D'Ver 4
r
Equazione fer
del
costdielettrica solv
dove E
Per di
bassaforzaionica
solventicon semplificazione equazione
Boltzmann
Poisson Boltzmann
Poisson
di
Equazione 4
PE r
Vel
DVei r
E Ip
A K
r r
r
r
cavitˆ definire
Le si possono •
cavitˆ di
ideali Poisson analiticamente
risolvibile
l'eq
1 come
cavitˆ Poisson
di
arbitrarie risolta
l'eq
come numericamente
2 va
Cavitˆ
ideali di
cavitˆ Born
sferica Equazione
1 cavitˆ di
dipolare Kirkwood
sferica
2 Onsager
Equazione
Si di
le di
risolvendo tramite
HF una
Ks
procede procedura
o
equazioni
iterativa
Self di
ConsistentReaction
Field necessita
SCRF si
un'ulteriore di
di
valorestazionario
del
momento
iterazione un
per
raggiungere di
lo Poisson
di
schema dell'ea
SCRF
usa
si
polo implementazione
µ ContinuumModel
Polarizable
PCM •definita
Cavitˆ la dalla
cavitˆ delle
arbitrarie sovrapposizione
atomiche con
sfere rraw
Per la la
molecolare e
tassella
si superficie
semplificare in triangolini
densitˆdi carica associata
per viene
a ciascun triangolino
concentrata
dello
al centro stesso
dei
metodi solvente
con implicito
Vantaggi
introduce studio
il solvente lo condensata
si fase
in
1 per
•
il costo contenuto
2 computazionale
dei solvente
metodicon implicito
Svantaggi
descrizione delleinterazioni
1 intermolecolari
corretta es H
lega
non di
2 indotti dalla
effetti
descrizione corretta variazione
non degli
variabili
termodinamiche es T
P e
SISTEMI IN FASE CONDENSATA
SIMULAZIONE
DI
Metodi
che distudiare strutturali
proprietˆ
permettono spettroscopiche
di
dinamiche fase
sistemi condensata
in
e MonteCarlo MD
Metodo
1 Molecolare
Dinamica Classica
2 MD
•studiato
Sono modoclassico
modelli cui il sistema
in in
MC
METODO CARLO
MONTE lospaziodelle
Simulazione fasi
deterministica cui si
in
non esplora
spostando
modo randomico del sistema pervolta
in una particella
Versione Chain
Markov la nuova
Metropolis
procedura
configurazione
solo
vieneaccettata se della
inferiore
e precedente
1 a quella
rispetto
l'energia configurazione
di Boltzmann
distribuzione
rientranella
2 l'energia del
Caratteristiche metodo
stepdi dimensioni
richiede molto
piccole
di
capacitˆ
possiede tunneling
deterministico
unmetodo non
e del
studiare sistema
dinamiche
di proprietˆ
non permette CLASSICA
DINAMICA
MOLECOLARE
Simulazione spaziodelle
deterministica lo fasi
si
in esplora
cui
spostando
ad le
tuttele ricavando
sistema
del nuove
particelle step
ogni
coordinate
setdi delmotodi Newton
di
dalla risoluzione un equazioni i
Newton
del 2
motodi 1
Fi N
Mi
Equazioni E
field di
FF
force
dove interazione intra e
v potenziale
intermolecolare
del 2º
ordine
differenziali
setdi accoppiate
equazioni
integro
Traiettoria delleconfigurazioni
insieme generate
Caratteristiche
del
metodo
time 10
richiede at
step
piccoli s
di
capacitˆ
non possiede tunneling
• deterministico
metodo
un diffusione
di fenomeni dinamici
studiare es
proprietˆ
permette e
Leeq dei
Newtonvengonorisoltenumericamente
di sfruttando uno
seguenti
algoritmi
di Verlet t
1 2 ri di
ri at
riti
Algoritmo i
instabilitˆ
numerica
velocitˆ
non esplicite ti Vi
riti At
2 leap
Algoritmo Frog 112
Vi Vi di t
112
112
stabilitˆ
numerica
velocitˆ
esplicite
velocitˆ di
sfasate 12
coordinate e 2
Verlet
3 112
riti di
Viat GE
ti
Algoritmo
velocity di
112 at
Vi di
Vita 1
stabilitˆ
numerica
velocita esplicite
velocitˆ
coordinate istante
nello
stesso
e di
Alternativa formalismo
numerica e
Lagrange
all'integrazione del
di Newton
di
l moto
Hamilton riscrivere 19
per
di
Formalismo
1 0
Lagrange 34
U
dove T
L coordinatageneralizzata
a di
momento 291st
D 9
coniugato p
differenzialedel ordine
2º
1 equazione
di Hamilton
Formalismo 0 0
2 17
2 II 3
TTV
dove H 1º
del ordine
equazionidifferenziali
2 accoppiate
dei formalismidi Hamilton
Vantaggi e
Lagrange di variabili ridondanti
non
usare
pu˜ un
SI insieme qualsiasi
di velocitˆ
variabili
Newton coordinate
e e
vs 9 introdurre
variabili addizionali
si sono
es quando
possono per
richiesti
vincoli di
•
di
Nella modotale da
il time
simulazione scelto essere
MD step in
al moti
di pi•
ordine veloce
inferiore
un processo
rispetto
grandezza femtosecondi
vibrazioni 10
molecolari e t
rotazioni s
dei
Per introdurre ti
vincoli usare
studiare si per
lunghi
processi possono
me pi•
step lunghi
esempi di Hfisse
legame
lunghezze Modellidi
fisse H2O
geometriemolecolari es rigida
Insiemi
termodinamici
usato
NVE pi•
insieme variabili
delle
introducono
si
NUT canonico
insieme dinamichefittizie
isobarico isotermo
insieme
NPT diatomi
Per di 100 si
sistemiestesi usano
000
simulazioni n
con un
le al contorno
condizioni boundaries
PBC
periodiche periodic
conditions
dividelo celle
in
SI spazio nel
le boxcentrale
molecole si muovono
da cella da
della
lato
un
se rientrano quello
escono opposto
FF
FIELD
FORCE •
metodi metodiclassici
basati
I elettronica
FF cui
in
sono
sul l'energia
dati
di calcoli
da
funzione da
scritta in ricavati
parametri o
sperimentali
computazionali
Fondamento basati le
dei
metodi FF molecole
cui
su osservazione per
sono le
costituite molecolari
frammenti
stessi es amminoacidi per
dagli
proteine
di FF
Esempi Field
Force
GeneralizedAmber GAFF
Potentialfor Simulations
Liquid OPS
Optimized
Definizione di FF
VFF Vu
Vtors Vel
Ubend
str aw
di
dove Ustr potenziale stretching 2
V
armonico K
Pot
di
Ubend bending
potenziale di di
torsione Fourier
Utors Vtors
serie Uncos con
potenziale di
diVdw Lennard
Vuaw pot Jones
potenziale vi 4E 7 7
di Coulomb Vel
elettrostatico
Vai potenziale Dot
EWALD
SOMME
METODODELLE DI
Tecnica le interazioni
efficientemente elettrostatiche
descrivere in
per simulazioni
di Dinamica Molecolare
Monte
Carlo e
Il le
di dividere a contributi
interazioni
metodoprevede 2
in
lungoraggio
nello
calcolato reale
contributo acorto
1 spazio
raggio di
calcolato Fourier
nello
contributo a
2 spazio
lungo
raggio
• da
circondata
caricapuntiforme
ogni di
di
distribuzione carica estende
che
1 Una si
opposto
segno
radialmente
dalla atmosfera
un
come
carica ionica
a partire agisce
che l'interazione tra
scherma cariche vicine
dello
di estende
carica
distribuzione stesso che
una
2 si
segno
radialmente
partiredalla riduce il
a carica potenziale
complessivo •
di
all'insieme
dovuto caricheed sommata
a quello originale
allo spazio reciproco
Potenziale reale
finale nello
pot spazio
nello
pot spazioreciproco
auto interazione
term
self
RADIALE
DISTRIBUZIONE
DI
FUNZIONI di
funzioni distribuzione
radiale forniscono
Le informazionistrutturali
gir
della
traiettoria
ottenuta di
da
tramite simulazione MD
l'analisi una
condensata
di atomi distanza
N fase
a in
r
gir di atomi distanza
N fase
a in
r gassosa
di riferimento
atomo
a un
rispetto
gir MI
Mia v10 •
distanza pi•
l'interazione fra
cui
massimo in particelle
primo probabile
di solvatazione
finoal 1ª
1º
distanza sfera
minimo di
fino coordinazione
al 1 minimo no
Integrale
Le il
di studiare strutturalianchequando
le
proprieta
permettono
gir sistema
• di
variazioni
a temperatura
sottoposto o
pressione
2ª di
della 1ª
sulla
solvatazione
di sfera
collasso
aumento P 2ª
di 1ª la
molecole
di interscambio la
fra
T
aumento e
maggior
di
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