close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Многомасштабное атомистическое моделирование

код для вставкиСкачать
Многомасштабное
атомистическое
моделирование биосенсорных
материалов
А.В. Одиноков, А.А. Багатурьянц
ЦФ РАН
Биосенсорные материалы
биосенсор
биоселектор
преобразователь
2
Хромофорные системы и их
лиганды
DPAA
Нильский красный
DMBBF2
Cu2+
Флуоресцеин
Hg2+
Zn2+
3
Иерархическая организация
сенсорного материала
Ансамбль
наночастиц
сенсорный
материал
Наночастица
структурная
единица
материала
Супрамолекулярная
система
молекула +
ближайшее
окружение
функциональная
молекула
при связывании
генерирует
отклик (сигнал)
4
A. Bagaturyants and M. Alfimov, in Chemical Sensors – Simulation and Modeling: Vol. 4, Ch. 1, pp. 1–38, 2013
Методы квантовой химии
Уравнение Шредингера:
Ансамбль
наночастиц
Наночастица
Супрамолекулярная
система
функциональная
молекула
i
t
Hˆ Решаемые задачи:
- расчёт энергии для фиксированной
геометрии (координат ядер атомов)
- нахождение оптимальной геометрии
- расчёт возбуждённых состояний
и энергий переходов (спектра)
Предел:
~ 100 атомов
5
Методы квантовой химии
Ансамбль
наночастиц
Спектр красителя
ДФАА в присутствии
молекулы аналита
Наночастица
Супрамолекулярная
система
функциональная
молекула
В.С. Чащихин, Е.А. Рыкова, А.А. Багатурьянц,
Российские нанотехнологии. 2011. Т. 6. № 9–10, 79–84.
6
Метод молекулярной динамики
Уравнения движения Ньютона:
Ансамбль
наночастиц
Наночастица
Супрамолекулярная
система
m x U ( x )
x
Решаемые задачи:
- нахождение ансамбля конфигураций
системы
- учёт среды (вода) в явном виде
- расчёт связывательной способности
(стандартной свободной энергии)
функциональная
молекула
7
Метод молекулярной динамики
Ансамбль
наночастиц
Предел:
~ 1000 000 атомов
~ 100 нс
Наночастица
Супрамолекулярная
система
Крупнозернистые
(coarse-grained)
модели
функциональная
молекула
8
Метод молекулярной динамики
Ансамбль
наночастиц
Наночастица
Супрамолекулярная
система
функциональная
молекула
Типичная схема организации вычислительной
ячейки при моделировании взаимодействия
элементов рецепторного центра на подложке
Молекулы
красителя и
аминокислотные
остатки
ковалентно
пришиты к
поверхности
силикагеля через
пропильный
мостик
9
Метод молекулярной динамики
Расчёт разницы
свободной энергии
Ансамбль
наночастиц
1
G 0
Наночастица
H
d
При = 0 A и B не
взаимодействуют, при = 1
они образуют комплекс.
Супрамолекулярная
система
функциональная
молекула
A.V. Odinokov, S.V. Titov, V.A. Tikhomirov, M.V. Basilevsky and M.V. Alfimov,
Mol. Simul., 2013, doi 10.1080/08927022.2012.740636
10
Многомасштабный подход
Ансамбль
наночастиц
Квантово-химический расчёт для кластера,
вырезанного из МД ансамбля
Наночастица
Супрамолекулярная
система
функциональная
молекула
Неоднородное
уширение
спектра как
распределение
энергий
перехода
11
Моделирование строения и свойств
слоя материала
Ансамбль
наночастиц
Самосборка в
испаряющейся
капле жидкости
Наночастица
Супрамолекулярная
система
функциональная
молекула
Сенсорный
слой
Расчёт
оптического
отклика
Подложка
12
Заключение
- иерархическое строение биосенсорного материала
подразумевает аналогичную иерархию в
используемых вычислительных методах
- многомасштабный подход к моделированию
биосенсорных материалов позволяет связать отклик
системы на присутствие анализируемого вещества с
подробностями устройства рецепторного центра на
молекулярном уровне
13
Благодарю за внимание!
14
Документ
Категория
Презентации по химии
Просмотров
4
Размер файла
4 606 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа