Пишу о своей жизни, науке и компьютерах.
1 заметка с тегом

VMD

Видео для модели аддитивных вкладов

7 июля 2014, 0:48

В моей магистерской диссертации изучена гидратация органических молекул, в частности глицина, β-аланина, γ-аминомасляной кислоты и малоновой кислоты. То есть то, как молекулы воды располагаются вокруг молекул аминокислот, сколько этих молекул, насколько быстро они двигаются и так далее. Самой интересной идеей в моей работе было разделение гидратного окружения молекулы целиком на гидратные окружения отдельных функциональных групп. Мне удалось показать, что наблюдаемые в экспериментах величины могут быть описаны как сумма вкладов от каждой отдельной группы.

Кроме экспериментальной части, я сделал квантово-химический расчет гидратного оркужения β-аланина и глицина. Даже в свое время сделал и опубликовал видео с 3D анаглифным представлением молекул (http://rabdano.ru/blog/2012/01/15/1/). В этот раз я сделал короткие видео, которые иллюстрируют идею модели аддитивных вкладов. Эти видео я использовал в презентации на защите, которая, кстати, прошла просто замечательно.

В нулевом приближении все растворы можно рассматривать однородными и не учитывать гидратацию вовсе.

В первом приближении молекулы воды разделяются на гидратное окружение и объемную фазу. Такие параметры гидратации, как времена жизни молекул воды, различаются для этих подструктур. На первом видео отображены молекулы воды в гидратном окружении, а объемная фаза изображена внешней оболочкой.

Следующим уровнем детализации является разделение молекул воды в гидратном окружении на окружения отдельных функциональных групп. На втором и следующих видео отмечены красным и синим гидратные оболочки гидрофильных амино (NH₃) и карбоксильной группы (COO⁻), зеленым — гидрофобных метиленовых (CH₂).

Если известны координационные числа функциональных групп, то тогда можно определить параметры гидратации не для гидратного окружения группы целиком, а для одной молекулы в нем. На пятом видео для молекулы воды, относящиеся к гидратному окружению разных функциональных групп, окружены оболочками разного цвета.

В итоге, я показал в своей работе, что для разных веществ средневзвешенное значение вкладов от отдельных функциональных групп равно наблюдаемому в эксперименте значению параметра.

Видео были подготовлены при помощи программы VMD. Расчеты я проводил в РЦ «ВЦ» СПбГУ.