РАСЧЕТ ЭНЕРГИИ ГИДРАТАЦИИ МНОГОАТОМНЫХ ИОНОВ МЕТОДОМ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ДИНАМИКИ

Базилевский М.В., Венер М.В., Дьяков Ю.А., Леонтьев И.В.

НИФХИ им. Л.Я. Карпова, г. Москва

Предлагается новый способ расчета энергии сольватации заряженных и незаряженных многоатомных молекул в полярном растворителе, основанный на комбинированном применении метода молекулярной динамики (МД) и континуальной модели. При этом учитывается только электростатический вклад в свободную энергию. Вместо традиционного подхода, основанного на термодинамическом интегрировании по набору МД-траекторий, предлагаемый метод  позволяет оценить приращение свободной энергии системы, используя одну траекторию.

МД-расчеты проводились с помощью пакета программ GROMOS’96. Электростатическое взаимодействие молекул субстрата с молекулами растворителя внутри МД-ячейки рассчитывалось точно, вклад от остальной области растворителя рассчитывался по континуальной модели. В качестве растворителя использовалась вода. В качестве субстрата были взяты модельные системы заряженных частиц как с нейтральным, так и с отличным от нуля общим зарядом.

Была оценена погрешность, вносимая континуальной моделью в МД-расчет свободной энергии гидратации молекул. Вычисления свободной энергии проводились двумя способами: через среднее значение потенциала и через флуктуации потенциала в местах зарядов. Показано, что при вычислении среднего значения потенциала взаимодействия континуальная модель дает хорошее согласие с точным численным расчетом. Расчет флуктуаций потенциала  при использовании континуальной модели дает завышенные значения. Предложен метод расчета, дающий правильные значения флуктуаций потенциала.