分子模擬與計(jì)算化學(xué)的案例
服務(wù)器主要用于 計(jì)算化學(xué)/材料模擬、分子動(dòng)力學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)
主要用到的軟件 vasp、quantum espresso、cp2k、lammps等
陳義旺、廖勛凡團(tuán)隊(duì)：計(jì)算化學(xué)助力非富勒烯受體分子的激發(fā)態(tài)電荷轉(zhuǎn)移特征研究
目前，高效明星受體分子均由富電子（D）和缺電子（A）單元構(gòu)成，其構(gòu)成的D-A結(jié)構(gòu)可以誘導(dǎo)分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移 (ICT)，減小帶隙、擴(kuò)寬吸收。此外，A-D-A和A-DA'D-A型電子受體的分子構(gòu)筑被認(rèn)為是最有效的設(shè)計(jì)策略。受體材料的本征性質(zhì)對(duì)器件的光伏性能起著至關(guān)重要的作用，而目前關(guān)于受體分子結(jié)構(gòu)與電子性質(zhì)關(guān)系的理論模擬工作較為缺乏，不利于深入理解高效受體分子的結(jié)構(gòu)特性和高效新型受體的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。因此，通過(guò)密度泛函理論 (DFT) 和含時(shí)的DFT (TD-DFT) 模擬，系統(tǒng)地研究A-D-A和A-DA'D-A型非富勒烯受體的結(jié)構(gòu)-性質(zhì)關(guān)系和激發(fā)態(tài)電荷轉(zhuǎn)移特征具有重要的指導(dǎo)意義。
針對(duì)上述問(wèn)題，陳義旺教授和廖勛凡特聘教授團(tuán)隊(duì)在前期工作中總結(jié)了計(jì)算化學(xué)在有機(jī)太陽(yáng)能電池應(yīng)用中的研究進(jìn)展，有助于理解分子結(jié)構(gòu)-電子性質(zhì)-器件性能之間的關(guān)系 (J. Mater. Chem. C, 2020, 8, 15920)；團(tuán)隊(duì)采用約化密度梯度函數(shù) (RDG) 方法研究了分子間的弱相互作用，從而為三元體系中雙受體的工作機(jī)理提供新思路以及為第三組分的選擇提供新的匹配方法 (Mater. Chem. Front. 2020, 4, 1507-1518)；通過(guò)拓?fù)浞治龊挽o電勢(shì) (ESP) 模擬理解同分異構(gòu)體結(jié)構(gòu)與電子性質(zhì)的差異，并與器件性能建立內(nèi)在聯(lián)系 (Macromol. Rapid Commun. 2020, 41, 2000454)。在前期工作基礎(chǔ)上，該團(tuán)隊(duì)選擇A-D-A型電子受體IT-4F、DTPC-DFIC以及A-DA’D-A型電子受體Y6為研究對(duì)象，系統(tǒng)研究?jī)深?lèi)受體材料的光電特性。該工作中，Y6受體的光吸收范圍和能量損失大小介于IT-4F和DTPC-DFIC之間，但其能量轉(zhuǎn)化效率最佳。
展開(kāi) 達(dá)索官方 | 4月25日，分子模擬在油田化學(xué)和催化煉化中的應(yīng)用，報(bào)名開(kāi)啟>>
wx_fmt=png&from=appmsg" width="167"></p><p><strong>端木鵬博</strong></p><p>東方科軟BIOVIA材料科學(xué)高級(jí)技術(shù)工程師</p><p>主要致力于分子模擬的深度應(yīng)用，并在這一領(lǐng)域里積累了7年的專(zhuān)業(yè)經(jīng)驗(yàn)。運(yùn)用Materials Studio軟件，涉足于功能材料的多個(gè)研究層面，如性質(zhì)預(yù)測(cè)、配方篩選以及工藝優(yōu)化等。同時(shí)，其研究也廣泛應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)，包括動(dòng)力電池、能源材料，交通運(yùn)輸,航空航天等領(lǐng)域。善于利用材料仿真以及數(shù)據(jù)科學(xué)來(lái)進(jìn)行新材料的設(shè)計(jì)工作。</p><p><br></p><p><strong>4月25日下午14:00， 達(dá)索系統(tǒng)技術(shù)咨詢(xún)部BIOVIA解決方案顧問(wèn)胡銳骎、東方科軟BIOVIA材料科學(xué)高級(jí)技術(shù)工程師端木鵬博將為您帶來(lái)“分子模擬在油田化學(xué)和催化煉化中的應(yīng)用”的線(xiàn)上研討會(huì)</strong>，通過(guò)提供先進(jìn)的預(yù)測(cè)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)幫助科研工作者了解復(fù)雜的催化反應(yīng)和工業(yè)應(yīng)用機(jī)理，破譯分子和原子行為，助力研發(fā)流程優(yōu)化。本次分享專(zhuān)注于Materials Studio的學(xué)術(shù)研究和工業(yè)應(yīng)用，旨在以基礎(chǔ)研究創(chuàng)新來(lái)驅(qū)動(dòng)新能源材料科學(xué)行業(yè)的發(fā)展。掃描海報(bào)二維碼或者</p><div contenteditable="false" width="100%"><figure class="figure-link" data-title="點(diǎn)擊立即報(bào)名" data-link="https://webcast.imc-china.com.cn/index/html/nl0h5clvxn/reg.html?
展開(kāi) Discovery Studio 藥物發(fā)現(xiàn)與生物大分子計(jì)算模擬平臺(tái)
Discovery Studio? (簡(jiǎn)稱(chēng)DS), 是基于Windows/Linux系統(tǒng)和個(gè)人電腦、面向生命科學(xué)領(lǐng)域的新一代分子建模和模擬平臺(tái)。它服務(wù)于生命科學(xué)領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)生物學(xué)家、藥物化學(xué)家、結(jié)構(gòu)生物學(xué)家、計(jì)算生物學(xué)家和計(jì)算化學(xué)家。為科學(xué)家提供易用的生物大分子模擬和藥物設(shè)計(jì)工具。通過(guò)高質(zhì)量的圖形、多年驗(yàn)證的技術(shù)以及集成的環(huán)境，Discovery Studio（DS）將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的保存、管理與專(zhuān)業(yè)水準(zhǔn)的建模、模擬工具集成在一起，為研究隊(duì)伍的合作與信息共享提供平臺(tái)。
分子動(dòng)力學(xué)模擬-油氣界面張力和最小混相壓力計(jì)算
關(guān)鍵詞：頁(yè)巖油，分子動(dòng)力學(xué)，lammps，gromacs，界面張力，最小混相壓力
摘要：分子模擬方法在探究納米尺度下分子間相互作用方面展現(xiàn)出巨大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。因此，本文采用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法，研究體相CO2/原油的混相機(jī)理。
通過(guò)我這套LAMMPS, GROMACS代碼，你可以實(shí)現(xiàn)不同氣體，不同油種類(lèi)，不同溫度下的油氣界面張力和最小混相壓力計(jì)算。這套代碼還可以把氣體換成水，在氣體/水中加入表面活性劑，助溶劑等，進(jìn)行研究。
MS，LAMMPS，GROMACS均可以實(shí)現(xiàn)，這里介紹LAMMPS，GROAMCS流程。
1，初始模型構(gòu)建：初始模型是 氣體-液體-氣體模型，使用PACKMOL構(gòu)建
2，選擇力場(chǎng)：CO2可用TRAPPE，EPM2力場(chǎng)，油用OPLS-AA力場(chǎng)
3，進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬：能量最小化-平衡動(dòng)力學(xué)-生產(chǎn)動(dòng)力學(xué)
4，統(tǒng)計(jì)界面張力數(shù)據(jù)，還可分析密度分布，擴(kuò)散系數(shù)，相互作用力參數(shù)等
5，提供LAMMPS in文件，data文件; GROMACS：mdp，top，inp，pdb，gro，xtx等文件
首先設(shè)置一個(gè)初始尺寸較大的模擬盒子，如圖1所示。
體系設(shè)置為NVT系綜，可以設(shè)置多個(gè)溫度，觀(guān)察溫度對(duì)混相行為的影響。壓力由氣體數(shù)量決定。這個(gè)體系6ns就穩(wěn)定了，但是收集IFT數(shù)據(jù)，需要30ns。
圖2分析了z方向密度分布。圖3是油的二維密度分布。
圖4是不同時(shí)間下油-氣的擴(kuò)散構(gòu)象。
圖5是油氣界面張力數(shù)值，可以看到能和實(shí)驗(yàn)匹配。
圖6是擴(kuò)散系數(shù)，可以分析x-y方向，和z方向，也可以直接分析整個(gè)體系。
展開(kāi) 美國(guó)化學(xué)會(huì)C&EN：年度最酷的七大分子
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一朵新開(kāi)的“太陽(yáng)花”
過(guò)硫化六苯并苯(persulfurated coronene)因?yàn)樗c太陽(yáng)花相似而被稱(chēng)為“太陽(yáng)花”分子。今年一朵這樣的“太陽(yáng)花”開(kāi)放了。這是第一個(gè)完全硫取代的多環(huán)芳烴( fully sulfur-substituted polycyclic aromatic hydrocarbon)，是環(huán)狀雜環(huán)碳硫化物 (circular heterocyclic carbon sulfide compounds) 類(lèi)別中的第二個(gè)成員。德國(guó)德累斯頓工業(yè)大學(xué)(Dresden University of Technology)的馮新亮教授和馬克斯普朗克高分子研究所(Max Planck Institute for Polymer Research)的Klaus Müllen博士率領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)合成了這朵“太陽(yáng)花”(J. Am. Chem. Soc. 2017, DOI: 10.1021/jacs.6b12630)。化學(xué)家們希望能夠合成更多這類(lèi)化合物，其中包括最簡(jiǎn)單的過(guò)硫化苯(persulfated benzene)。它們可以在電池陰極和其它電子材料中使用。
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一顆分子新星的誕生
Credit: Chem.–Eur. J.
化學(xué)家今年合成了這一五角星形的鈀配位絡(luò)合物(palladium coordinating complex)。它的獨(dú)特性不但在于它有一個(gè)由等腰梯形環(huán)繞著五邊形的獨(dú)特形狀，而且它是第一個(gè)包含兩種不同非螯合配體的五核自組裝多室分子。
展開(kāi) 《材料化學(xué)》超分子膠凝劑：具有抗菌特性的易于使用的局部用凝膠
在晶體工程原理的背景下，超分子合成方法已被用于合成一系列新的伯磺酸銨鹽，這些鹽衍生自具有不同烷基鏈長(zhǎng)度的伯烷基胺（An = CH3-（CH2）n–NH2；n = 2 –11、13–15、17）和萘-2-磺酸（N2S）作為潛在的超分子膠凝劑。n≥9的磺酸鹽AnN2S具有固定多種極性和非極性溶劑（包括二甲基亞砜/水）的能力，從而形成了具有超動(dòng)態(tài)流變學(xué)和透射電鏡特征的超分子凝膠。對(duì)八種此類(lèi)鹽進(jìn)行的單晶X射線(xiàn)衍射研究證實(shí)了誘導(dǎo)凝膠的氫鍵合超分子合成子的存在。抗菌研究（區(qū)域抑制，濁度和四氮唑測(cè)定）表明，鹽A14N2S具有殺死革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌金黃色葡萄球菌的能力。在各種染色條件下進(jìn)行的激光掃描共聚焦顯微鏡和流式細(xì)胞術(shù)數(shù)據(jù)表明，在存在膠凝鹽的情況下，活性氧介導(dǎo)的RNA消耗是細(xì)菌細(xì)胞死亡的合理原因。A14N2S水性凝膠的剪切稀化及其抗菌活性表明，它可能是局部應(yīng)用的潛在候選者。
【主圖】
示意圖1.該文研究的磺酸鹽
圖1.（a）水性（DMSO /水，1：1，v/v）凝膠的流變響應(yīng)（掃頻）（b）TEM下干燥凝膠的形態(tài)（插圖：各個(gè)干燥凝膠的SEM圖像） 。
圖2.四種非膠凝劑鹽的超分子合成子和晶體堆積：（A）A2N2S，（B）A5N2S，（C）A6N2S，（D）A8N2S。
圖3.四種膠凝劑鹽的超分子合成子和晶體堆積：（A）A9N2S，（B）A11N2S，（C）A14N2S和A15N2S。
圖4.在各種條件下，A14N2S和A15N2S的PXRD圖。
圖5. A14N2S對(duì)金黃色葡萄球菌的抗菌特性：（a）不同劑量的區(qū)域抑制試驗(yàn)；（b）濁度測(cè)定；（c）濁度和（d）INT測(cè)定的MIC計(jì)算; （e）劑量依賴(lài)性細(xì)菌生長(zhǎng)。
圖6.
展開(kāi) 《自然·化學(xué)》自組裝多孔薄膜用于高效有機(jī)小分子分離獲進(jìn)展
近日，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家納米科學(xué)中心、納米科學(xué)卓越創(chuàng)新中心研究員唐智勇和副研究員李連山在具有剛性分子骨架的自組裝多孔薄膜用于高效有機(jī)小分子分離的研究中取得新進(jìn)展。相關(guān)研究成果Microporous membranes comprising conjugated polymers with rigid backbones enable ultrafast organic-solvent nanofiltration 于7月23日在線(xiàn)發(fā)表在《自然-化學(xué)》（Nature Chemistry）雜志 (Nat. Chem. 2018, DOI: 10.1038/s41557-018-0093-9)。
圖：聚合物全剛性骨架支撐起自組裝結(jié)構(gòu)中高度聯(lián)通的永久性微孔
當(dāng)今工業(yè)過(guò)程中涉及大量的分離、純化或者濃縮過(guò)程，因此分離技術(shù)成為現(xiàn)代工業(yè)中最重要的技術(shù)之一。目前，分離純化過(guò)程主要依賴(lài)于高能耗的基于熱的過(guò)程，例如蒸餾、蒸發(fā)、精餾等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，化工工業(yè)中用于分離和純化的能源消耗占據(jù)了全部能源消耗的一半，其中80%被蒸餾過(guò)程消耗。因此，開(kāi)發(fā)低能耗、高效的分離純化技術(shù)將極大降低能源消耗。
膜分離過(guò)程是一種在選擇性膜兩側(cè)施加壓力差，使得待分離物質(zhì)選擇性通過(guò)膜從而實(shí)現(xiàn)分離的過(guò)程，這一過(guò)程的核心技術(shù)是高效、高選擇性膜材料。這一技術(shù)在水純化或者海水脫鹽方面已經(jīng)有了很成熟的應(yīng)用，利用聚酰胺等聚合物材料的薄膜實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)或離子去除。然而，其在有機(jī)體系的應(yīng)用相對(duì)滯后，這是因?yàn)榇蟛糠謧鹘y(tǒng)的一維聚合物材料在有機(jī)溶液中不穩(wěn)定。其次，傳統(tǒng)一維聚合物薄膜沒(méi)有永久性孔，導(dǎo)致分離速度非常低下。
為了同時(shí)解決高穩(wěn)定性、高溶劑通量及高選擇性的問(wèn)題，唐智勇課題組選擇了具有剛性骨架的自組裝多孔聚合物材料。
展開(kāi) 《綠色化學(xué)·綜述》生物分子合成仿生納米復(fù)合水凝膠用于止血和傷口愈合
由于衍生自植物或動(dòng)物組織的天然生物聚合物是可生物降解的，生物相容的且無(wú)毒的，因此生物分子輔助的納米復(fù)合水凝膠的制備在制備可持續(xù)的納米復(fù)合水凝膠中已引起越來(lái)越多的關(guān)注。圖6提供了納米復(fù)合水凝膠制劑的生物分子輔助生物啟發(fā)方法的示意圖。
圖6是制備納米復(fù)合水凝膠的各種生物分子輔助的生物啟發(fā)方法的示意圖。
4.1多糖基納米復(fù)合水凝膠的制備
多糖是由通過(guò)糖苷鍵結(jié)合在一起的單糖單元組成的長(zhǎng)鏈碳水化合物分子。許多多糖，例如幾丁質(zhì)（Ch），殼聚糖（CS），纖維素（Cel），海藻酸鈉（SA）和/或海藻酸鈉（Alg），κ-角叉菜膠（κ-CA），淀粉等，已被廣泛使用。在過(guò)去的幾年中探索了通過(guò)生物啟發(fā)的方法制造納米復(fù)合水凝膠的方法。
Das等人報(bào)道了采用安全設(shè)計(jì)原理而不使用任何刺激性化學(xué)物質(zhì)的CS增強(qiáng)rGO–AgNP–聚l-賴(lài)氨酸（CSGAP）水凝膠的制備（圖7A）。CSGAP納米復(fù)合水凝膠是通過(guò)三步法制備的。在第一步中，使用原位微波還原GO和AgNO3反應(yīng)混合物合成了石墨烯-銀（rGO-AgNP）納米復(fù)合材料。第二步，使用戊二醛作為間隔基，通過(guò)席夫堿反應(yīng)，通過(guò)聚陽(yáng)離子肽（如聚-1-賴(lài)氨酸（PLL））將合成的rGO-AgNP納米復(fù)合材料官能化。
圖7（A）為殼聚糖增強(qiáng)的石墨烯-銀-聚賴(lài)氨酸納米復(fù)合水凝膠的制備示意圖。（B）金屬硫化物-蛋白質(zhì)納米復(fù)合水凝膠。（C）DNA /LAPONITE?多功能可注射納米復(fù)合水凝膠。（D）多巴胺誘導(dǎo)的AuNW水凝膠。
5.基于生物聚合物的納米復(fù)合水凝膠的特殊性能
生物組織的機(jī)械和物理化學(xué)性質(zhì)在其生理性能中起重要作用。 例如，軟骨組織需要高韌性和低摩擦以維持連續(xù)壓縮并減少骨骼運(yùn)動(dòng)的摩擦。另一方面，肌肉和皮膚柔軟而有彈性，可以引導(dǎo)并順應(yīng)骨骼的運(yùn)動(dòng)。為了模擬生物硬組織，已開(kāi)發(fā)出具有優(yōu)異機(jī)械和粘合性能的納米復(fù)合水凝膠。
展開(kāi) 中科大徐航勛教授系統(tǒng)綜述：超薄二維共軛高分子在太陽(yáng)能-化學(xué)能量轉(zhuǎn)化方面的應(yīng)用
面對(duì)全球范圍內(nèi)愈發(fā)嚴(yán)重的能源危機(jī)和環(huán)境問(wèn)題，通過(guò)模擬自然界的光合作用，以催化的方式高效地將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能源的人工光合系統(tǒng)成為可持續(xù)能源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。近年來(lái)，有機(jī)共軛半導(dǎo)體材料在光催化太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換領(lǐng)域開(kāi)始綻放光彩，特別是超薄二維共軛高分子材料由于其獨(dú)具高比表面積，豐富的表面活性位點(diǎn)和高效的光生電子/空穴分離能力在將太陽(yáng)能高效轉(zhuǎn)化為化學(xué)能方面顯示出極為廣闊的應(yīng)用前景。
近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)徐航勛教授基于前期研究工作基礎(chǔ)，系統(tǒng)評(píng)述了近期超薄二維共軛高分子材料在太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能方面的主要進(jìn)展。本篇綜述詳細(xì)總結(jié)了超薄二維共軛高分子納米材料的制備方法，著重討論基于超薄二維高分子構(gòu)筑的雜化結(jié)構(gòu)和異質(zhì)結(jié)構(gòu)在光催化水分解和二氧化碳還原方面的代表性工作，并展望了超薄二維共軛高分子材料在該領(lǐng)域所存在的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。
共軛高分子半導(dǎo)體的電子結(jié)構(gòu)可以在分子水平上實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單而精確的調(diào)控和設(shè)計(jì)，但是在上述太陽(yáng)能-化學(xué)能轉(zhuǎn)化研究領(lǐng)域尚有諸多挑戰(zhàn)亟待解決，例如大規(guī)模合成厚度均勻、尺寸可控的二維高分子仍極具挑戰(zhàn)，催化的機(jī)理、原理研究不夠深入等。因此，需要設(shè)計(jì)更為有效的合成路線(xiàn)以及結(jié)構(gòu)調(diào)控方法，并采用前沿的表征手段和深入的理論計(jì)算明確揭示光催化反應(yīng)路徑與機(jī)理，以期推動(dòng)二維共軛高分子材料在太陽(yáng)能能源轉(zhuǎn)化領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用。該工作即將發(fā)表在Chinese Journal of Polymer Science (2019) 。
全文鏈接：
https://doi.org/10.1007/s10118-019-2171-x
展開(kāi) Hawker 課題組JPS綜述：鏈接化學(xué)方法加速合成功能大分子
為了滿(mǎn)足這些要求，研究人員尋求通過(guò)簡(jiǎn)單且高產(chǎn)的合成方法來(lái)制備功能高分子體系。這正好與2001年Sharpless及其同事描述的 “鏈接” 化學(xué)原理不謀而合，即模塊化，溫和的反應(yīng)條件及定量產(chǎn)率。受這一啟發(fā)，鏈接化學(xué)在高分子科學(xué)中得到廣泛應(yīng)用以合成各種高分子材料。隨著其它反應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，鏈接化學(xué)的范圍也逐漸擴(kuò)展。結(jié)合受控聚合物法，使得合成復(fù)雜體系結(jié)構(gòu)易于實(shí)現(xiàn)。
這篇綜述分為三個(gè)部分，重點(diǎn)介紹了各種鏈接化學(xué)在聚合物合成和功能化中應(yīng)用。首先介紹符合鏈接化學(xué)原理的反應(yīng)，包括傳統(tǒng)的連接反應(yīng)，例如疊氮化物-炔烴環(huán)加成（AAC），硫醇，和Diels-Alder 反應(yīng)。其次著重討論新興和未充分發(fā)展的鏈接反應(yīng)，例如肟連接，基于三唑啉二酮（TAD）的化學(xué)方法，和基于硫（六價(jià)）氟化物交換（SuFEx）的方法。然后對(duì)這些鏈接化學(xué)化學(xué)應(yīng)用于逐步增長(zhǎng)的聚合機(jī)理進(jìn)行了描述，并列舉每類(lèi)反應(yīng)的代表性例子，以證明其合成潛力。
圖1 鏈接化學(xué)在構(gòu)造可控聚合物的強(qiáng)大功能
圖2 此綜述描述的鏈接化學(xué)
正因鏈接反應(yīng)在聚合物有效官能化中的強(qiáng)大功能，才得以合成各種結(jié)構(gòu)，包括線(xiàn)性，接枝，星形，支鏈和環(huán)狀結(jié)構(gòu)。與此同時(shí)，更多的功能材料被科研人員廣泛使用，對(duì)在解決材料領(lǐng)域的實(shí)際問(wèn)題方面奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
未來(lái)的研究機(jī)會(huì)包括控制聚合物的立構(gòu)規(guī)整性，精密的低聚物和聚合物的合成，和功能化序列控制大分子的制備策略。新鏈接化學(xué)/正交反應(yīng)對(duì)的發(fā)展將為一鍋法連續(xù)或并發(fā)聚合提供基礎(chǔ)，并使非領(lǐng)域?qū)＜夷軌蜉p松獲取廣泛的功能性大分子文庫(kù)。
展開(kāi) 
中科院化學(xué)所宋延林研究員、喬雅麗研究員等Angew：氣泡輔助功能分子圖案化的新方法
(a)紫外吸收譜 (b)Pi-A曲線(xiàn) (c)原位二次諧波信號(hào)檢測(cè) (d, e)分子動(dòng)力學(xué)模擬的組裝結(jié)果 (f)氣泡輔助組裝的多級(jí)示意圖
結(jié)合分子動(dòng)力學(xué)模擬、紫外光譜、微區(qū)拉曼以及二次諧波檢測(cè)，他們給出了在氣泡輔助條件下的分子多層次組裝結(jié)構(gòu)。研究表明：表面活性劑分子以及有機(jī)功能分子在組裝過(guò)程中承擔(dān)了不同功能；對(duì)于由表面活性劑和有機(jī)功能分子組成的雙組分組裝體系，表面活性劑與有機(jī)功能分子需要有相同的電荷，以保證氣泡系統(tǒng)的穩(wěn)定。
該方法為實(shí)現(xiàn)有機(jī)功能分子的高精度的圖案化提供了新策略，在分子器件的制備領(lǐng)域有廣泛普適性。
文章以A Bubble-Assisted Approach for Patterning Nanoscale Molecular Aggregates 為題發(fā)表在發(fā)表于國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》（Angewandte Chemie International Edition）。文章第一作者是中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所博士研究生閔凡一，通訊作者是中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所喬雅麗研究員和宋延林研究員。
原文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202103765
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展開(kāi) 基于GROMACS的小分子自組裝分子動(dòng)力學(xué)模擬
關(guān)鍵詞：GROMACS；小分子；自組裝；分子動(dòng)力學(xué)；回轉(zhuǎn)半徑
背景介紹
小分子自組裝過(guò)程廣泛存在于材料、生命與能源體系中，其微觀(guān)機(jī)理關(guān)乎膠束/囊泡形成、層狀有序相的出現(xiàn)以及功能納米結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。相比僅觀(guān)察宏觀(guān)現(xiàn)象，分子動(dòng)力學(xué)（MD）能在原子尺度直接揭示小分子的自組裝機(jī)理，直觀(guān)體現(xiàn)其自組裝過(guò)程，從而為藥物，納米材料設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。
本案例基于GROMACS軟件，模擬分析匹格列酮四聚體的分子自組裝過(guò)程。
初始模型構(gòu)建
首先利用Packmol構(gòu)建匹格列酮四聚體模型，盒子大小為3*3*3，packmol輸入文件如圖1所示：
圖1 Packmol 輸入文件
所構(gòu)建的匹格列酮四聚體初始模型結(jié)構(gòu)如圖2所示：
圖2 匹格列酮四聚體初始模型結(jié)構(gòu)
首先進(jìn)行能量最小化：
gmx grompp -f em.mdp -c mix.gro -p top.top -o em.tpr -maxwarn 1
gmx mdrun -v -deffnm em
能量最小化后進(jìn)行2 ns的平衡模擬:
gmx grompp -f md.mdp -c em.gro -p top.top -o md.tpr -maxwarn 1
gmx mdrun -v -deffnm md
模擬分析
經(jīng)過(guò)2ns的平衡模擬后，可以看到四個(gè)匹格列酮小分子已經(jīng)成功發(fā)生了自組裝，如圖3所示：
圖3 模擬2ns后匹格列酮四聚體結(jié)構(gòu)
我們進(jìn)一步分析匹格列酮四聚體的回轉(zhuǎn)半徑:
gmx gyrate -f md.xtc -s md.tpr -p
可以看到，在初始50ps的模擬過(guò)程中，分子間距離迅速收縮，表明自組裝過(guò)程已經(jīng)在進(jìn)行。
展開(kāi) 轉(zhuǎn)：量子化學(xué)--在網(wǎng)上求助計(jì)算化學(xué)問(wèn)題時(shí)的注意事項(xiàng)
網(wǎng)絡(luò)的發(fā)達(dá)便利使得提問(wèn)變得過(guò)于方便，導(dǎo)致了一批懶漢的出現(xiàn)，雖然一方面促進(jìn)了溝通和交流，卻也使得年輕一批計(jì)算化學(xué)工作者（尤其是研究生）的平均學(xué)術(shù)水平有所降低。如果早生20年，或者網(wǎng)絡(luò)斷了，那些人找誰(shuí)問(wèn)去？
2 不要請(qǐng)求別人幫助干那些應(yīng)該自己干的事。有時(shí)看到有人發(fā)這類(lèi)帖子，甚至內(nèi)容只有一句“誰(shuí)能幫我計(jì)算XXX？”，這分明是文章作者該干的事，這樣的人臉皮實(shí)在太厚，太不把別人當(dāng)外人。如果自己沒(méi)能力做而需要找別人合作，起碼得把回報(bào)寫(xiě)清楚。筆者曾接到不少這類(lèi)求助，有數(shù)次都是對(duì)方說(shuō)不知道怎樣才能實(shí)現(xiàn)分析動(dòng)力學(xué)軌跡的xxx特征，我說(shuō)用VMD的Tcl腳本來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且還把主要原理都說(shuō)明了，對(duì)方卻說(shuō)自己不會(huì)Tcl語(yǔ)言、沒(méi)有編程基礎(chǔ)、時(shí)間緊迫之類(lèi)，就讓我?guī)退齻兙帯＿@種事我是反感的，在我看來(lái)無(wú)外乎是給科研的懶惰找借口。不過(guò)，筆者還是過(guò)于心軟，最后都幫她們編了，以后再遇上此事，筆者決心要鐵石心腸毅然拒絕。
3 如果問(wèn)題是關(guān)于程序運(yùn)行出錯(cuò)的，別上來(lái)就把報(bào)錯(cuò)信息貼出來(lái)然后說(shuō)“XX程序出錯(cuò)，怎么解決”，要好好閱讀輸出信息。我經(jīng)常遇到匪夷所思的提問(wèn)，比如有人問(wèn)MOPAC程序出現(xiàn)這樣的錯(cuò)誤怎么辦：
KEYWORD 'ANALYT' CANNOT BE USED HERE: ANALYICAL C.I. DERIVATIVES MUST USE FINITE DIFFERENCES TO CORRECT, REMOVE KEYWORD 'ANALYT' OR ADD 'NOANCI'。程序都清清楚楚地告訴了用戶(hù)是什么原因、怎么解決，為什么還要問(wèn)？
展開(kāi) Fluent-化學(xué)反應(yīng)-1 預(yù)混氣體（甲烷空氣）化學(xué)反應(yīng)的數(shù)值模擬
EX5-6.rar
gaseous combustion.zip
wb.rar
Fluent專(zhuān)家-化學(xué)反應(yīng)-1
預(yù)混氣體（甲烷空氣）化學(xué)反應(yīng)的數(shù)值模擬
案例簡(jiǎn)介
本案例涉及空氣與甲烷的反應(yīng)，空氣入口速度8m/s，入口直徑1mm，甲烷的入口速度為4m/s，兩個(gè)入口間距3mm，水平直管段長(zhǎng)度為15mm，寬為0.5mm，幾何模型如下圖所示。
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