Введение
Глава 1. Обзор литературы 10
1.1. Классические силовые поля 10
1.1.1. Стандартный вид невалентных взаимодействий 10
1.1.2. Валентные взаимодействия 12
1.1.3. Явные и неявные модели воды 13
1.2. Поляризуемые силовые поля 14
1.2.1. Модели с точечными диполями 14
1.2.2. Модель флуктуирующих зарядов 15
1.2.3. Модель на основе осцилляторов Друде 16
1.2.4. Поляризуемость на основе модели Толе 16
1.2.5. Возможные улучшения поляризуемой модели 18
1.3. Методы получения параметров СП из экспериментальных данных.. 19
1.3.1. Методы моделирования различных агрегатных состояний вещества 21
1.4. Квантовые вычисления и их использование для построения СП 23
1.4.1. Уравнение Шредингера 23
1.4.2. Метод Хартри-Фока 24
1.4.3. Наборы базисных функций 26
1.4.4. Метод МР2 и его модификации 27
1.4.5. Другие квантовые методы и их применение 29
1.5. Функциональная форма СП QMPFF3 32
1.5.1. Зарядовая плотность QMPFF3 32
1.5.2. Электростатическое взаимодействие 36
1.5.3. Обменно-отталкивающее взаимодействие 37
1.5.4. Дисперсионное взаимодействие 37
1.5.5. Поляризационное взаимодействие 38
1.6. Параметризация QMPFF3 при помощи квантово-механических данных 38
1.6.1. Квантовые вычисления для построения QMPFF3 38
1.6.2. Декомпозиция МР2 энергии для выделения четырех компонент энергии 40
1.7. Типизация и процедура параметризации QMPFF3 41
Глава 2. Создание силового поля FFSol, неявно учитывающего водное окружение молекул 46
2.1 Поле FFSol и необходимые для его параметризации экспериментальные данные 46
2.1.1 Функциональная форма силового поля FFSol 46
2.1.2 Свободная энергия растворения молекул кристалла в воде 48
2.1.3 Вклад заторможенных в кристалле степеней свободы 49
2.1.4 Необходимые экспериментальные данные 50
2.1.5 Создание базы данных CRAFT 51
2.2 Оптимизация энергии кристалла 54
2.2.1 Типизация и заряды СП 54
2.2.2 Энергия кристаллической ячейки и ее минимизация 55
2.3 Получение невалентных параметров СП 59
2.3.1 Функция невязки и ее минимизация 59
2.3.2 Процедура получения параметров 61
2.4 Тестирование силового поля 63
2.4.1 Параметры вспомогательного силового поля FFSubl и тестирование их качества 63
2.4.2 Параметры «водного» силового поля FFSol и тестирование их качества 65
Глава 3. Уточнение параметров взаимодействий ароматического углерода в СПQMPFF3 70
3.1 Коррекция параметров ароматического углерода в СП QMPFF3 72
3.1.1 Предварительная параметризация на основе МР2 метода 72
3.1.2 Коррекция дисперсионного параметра с помощью данных CCSD(T) 78
3.2 Подтверждение качества коррекции 80
3.2.1 Газовая фаза 80
3.2.2 Жидкая фаза 82
3.2.3 Кристаллическая фаза 85
3.3 Качество силового поля определяется качеством лежащих в его основе квантово-механических данных 88
Глава 4. Тестирование силового поля QMPFF3 90
4.1 Предсказание QMPFF3 свойств молекул 90
4.1.1 Поляризуемость 92
4.1.2 Дипольный момент 93
4.2 Энергия Гиббса димеризации в газах 94
4.3 Моделирование однородных жидкостей и сравнение с другими СП 96
4.4 Оптимизация кристаллов и сравнение с другими СП 99
4.5 Вакуумная минимизация белков как тест силового поля 102
Заключение 108
Выводы 111
Благодарности 112
Приложение
