Развитие комбинированных методов квантовой и молекулярной механики

• Автор: Боченкова, Анастасия Владимировна
• Шифр специальности: 02.00.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 172 с.

1.1 Классификация по способу описания взаимодействия между квантовой и классической подсистемами
Глава 2 Комбинированный подход, основанный на методе двухатомных фрагментов в молекулах КМДФМ
2.1 Построение полной поверхности потенциальной энергии смешанных молекулярных кластеров и . .
2.2 Построение аналитического потенциала мсжмолекулярного взаимодействия АгНС1 и в рамках метода ДФМ . .

2.2.1 Выбор параметра смешивания.

2.3 Анализ ППЭ трехатомных систем АгНС1 и , полученных в рамках метода КМДФМ уточненная модель метода КМДФМ. Границы применимости простейшего варианта метода ДФМ для построения ППЭ слабосвязаиных систем .

Глава 3 Поиск стационарных точек на многомерных поверхностях потенциальной энергии

3.1 Анализ известных алгоритмов поиска минимумов в задачах различной размерности факторы, влияющие на эффективность поиска

3.1.1 Квазипьютоиовские методы.

3.1.2 Метод прямого обращения в итеративном пространстве вОДО

3.1.3 Методы решения задач большой размерности

3.2 Основания для использования специальных методов оптимизации геометрической конфигурации ядер в рамках комбинированных методов КМММ
3.3 Последовательный согласованный алгоритм градиентной оптимизации с аналитическим расчетом вторых производных
в но координатам ММ подсистемы и смешанных производных
Глава 4 Моделирование колебательных спектров смешанных молекулярных кластеров АгНС1ш и АгНРш, т
4.1 Методы расчета.
4.2 Теоретическое исследование изолированных молекулярных комплексов НС1ГО
4.3 Колебательные спектры кластеров большого размера АгНС1т и АгНГт т 1
4.4 Основные результаты
Глава 5 Структура и колебательный спектр молекулы НАгР в матрице аргона
5.1 Построение аналитической ППЭ в системе АгНАгР в рамках метода КМДФМ.
5.2 Методы расчета.
5.3 Геометрические конфигурации молекулы НАгР в матрице аргона и матричные сдвиги.
5.4 Основные результаты
Глава б Комбинированный подход КМММ, основанный на методе потенциалов эффективных фрагментов
6.1 Методология.
6.2 Конформационный анализ пептидного фрагмента ААМА в водном окружении.
6.3 Основные результаты.
Глава 7 Моделирование влияния эффектов сольватации на колебательные спектры высокосимметричных молекулярных ионов
7.1 Описание влияния растворителя модели ЗСШР и ионного окружения
7.2 Исследование влияния сольватации на колебательные спектры системы КазБЬЗ. в водном растворе
7.2.1 Изолированный анион
7.2.2 Модель самосогласованного реакционного поля. . . .
7.2.3 Модель, учитывающая усредненное электростатическое поле противоионов
7.3 Основные результаты.
Литература
Введение


Установлена связь экспериментально наблюдаемого сдвига полос поглощения в ИКсиектрах исследуемой системы при отжиге матрицы с изменением локального геометрического окружения молекулы внедрения. Предложена новая интерпретация колебательных спектров, включая отнесение тонкой структуры полос. Предложен новый подход, моделирующий среднее электростатическое поле противоионов, который в сочетании с континуальным методом описания растворителя в рамках модели самосогласованного реакционного поля БСРР позволяет исследовать заряженные комплексы в растворе. Проведено моделирование влияния сольватации на колебательные спектры комбинационного рассеяния высокосиммстричных молекулярных ионов. Разработан эффективный алгоритм оптимизации геометрических параметров в рамках комбинированных методов. С методической точки зрения наибольший интерес представляет развитие новых подходов к комбинированным методам квантовой и молекулярной механики, а также разработка эффективного алгоритма поиска стационарных точек на многомерных поверхностях потенциальной энергии, допускающего обобщение на случай оптимизации молекулярных систем, выходящих за рамки нескольких сотен атомов. Рассчитанные колебательные спектры смешанных молекулярных кластеров АгНС1ш, а также молекулы НАгР в матрице аргона могут быть использованы для интерпретации экспериментальных данных, включая отнесение тонкой структуры полос. Материалы диссертации были представлены па I, II и VI Всероссийских школахконференциях по квантовой и вычислительной химии им. В.Л. Фока Новгород Великий, декабрь г. Европейской конференции Взаимодействие кластер поверхность Италия, июнь г. II Международной конференции но хемониформатике Англия, апрель г. II Международном симпозиуме САСЯ Компьютерное обеспечение химических исследований Москва, май г. I Национальной конференции ИВТН Информационновычислительные технологии в решении фундаментальных научных проблем и прикладных задач химии, биологии, фармацевтики, медицины Москва, июнь г. Европейской конференции Матрица Химия и физика матричноизолированных частиц Польша, июль г. XIV и XV Международных конференциях по исследованию систем с водородными связями Италия, сентябрь г. Германия, сентябрь г. VI Всемирном конгрессе но теоретической химии УАТОС Швейцария, август г. IV Международной конференции по химии низких температур Финляндия, август г. Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам Ломоносов Москва, апрель г. XI Международном конгрессе по квантовой химии 1ССС Германия, июль г. Результаты работы опубликованы в печатных работах, в том числе тезисах докладов. Глава 1. В настоящее время методы квантовой химии играют все большую роль при исследовании сложных химических и биохимических процессов, протекающих в конденсированных средах. Современные традиционные квантовохимические методы можно охарактеризовать по возможности их использования для предсказания свойств молекулярных систем в зависимости от их размера см. Табл. В частности, в рамках одноконфигурационных подходов метод связанных кластеров с учетом вкладов от возбуждений первого и второго порядков, а также третьего порядка по теории возмущений ССТ с использованием широких базисных наборов является наиболее надежным, позволяющим рассчитывать энергетические свойства с точностью 2 ккалмоль, приближающейся к экспериментальной. Однако этот метод, масштабирующийся пропорционально с ростом числа базисных функций или атомов, требует значительных вычислительных затрат, что обусловливает его применимость для моделирования систем небольшого размера, состоящих всего из нескольких атомов. МеллераПлессе второго порядка МР2. Таблица 1. Масштабируемость некоторых методов квантовой химии и классической механики в зависимости от числа атомов в системе. При дальнейшем увеличении размера рассматриваемых систем в ряде случаев используются приближения, основанные на теории функционала электронной плотности , для получения полуколичестпеиных оценок энергетических параметров. Вычислительные затраты метода , также как и метода ХартриФока , растут как Аг3, тем самым ограничивая возможность их применения для моделирования больших молекулярных систем.