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基于Forcite模塊的分子動力學(xué)研究藥劑與礦物相互作用實(shí)例（一）關(guān)鍵詞：相互作用 MS Forcite 分子動力學(xué) 徑向分布 筆名：楊過Forcite模塊是分子動力學(xué)計算的主要模塊，研究范圍廣，可以對多種周期性體系進(jìn)行計算分析，在礦物分選領(lǐng)域中主要是計算分析藥劑與礦物相互作用，在不同計算參數(shù)條件下可以實(shí)現(xiàn)藥劑與礦物相互作用模型的預(yù)測與分析，從而得到表面相互作用機(jī)理。

本文主要講述抑制劑和煤泥及其雜質(zhì)相互作用的分子動力學(xué)模擬。首先通過Visualizer對抑制劑糊精進(jìn)行模型搭建，由于糊精為淀粉加熱分解的中間產(chǎn)物，故分子結(jié)構(gòu)與淀粉分子結(jié)構(gòu)一致，均由葡萄糖分子聚合而成。因此，模擬糊精結(jié)構(gòu)為葡萄糖的聚合物。

利用 Visualizer 模塊構(gòu)建基礎(chǔ)分子模型 腐蝕介質(zhì)粒子：HCO3- 、H3O+、H2O以及咪睉啉類緩蝕劑分子 建立界面模型利用 amorphous cell 模塊分別構(gòu)建包含緩蝕劑分子的無定形組織結(jié)構(gòu)，采用(NVT)進(jìn)行分子動力學(xué)模擬，平衡后統(tǒng)計體系密度的平均值，并把該值作為計算體系中緩蝕劑膜的密度。

關(guān)鍵詞：Materials Studio，分子動力學(xué)模擬，均方位移，界面聚合通過界面聚合制備納濾膜的方法廣泛應(yīng)用與膜分離技術(shù)領(lǐng)域。該篇工作通過研究PIP單體在水中和PIP在PPTA水和中擴(kuò)散的分子動力學(xué)模擬。

關(guān)鍵詞：GROMACS；小分子；自組裝；分子動力學(xué)；回轉(zhuǎn)半徑背景介紹小分子自組裝過程廣泛存在于材料、生命與能源體系中，其微觀機(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。相比僅觀察宏觀現(xiàn)象，分子動力學(xué)（MD）能在原子尺度直接揭示小分子的自組裝機(jī)理，直觀體現(xiàn)其自組裝過程，從而為藥物，納米材料設(shè)計提供理論依據(jù)。

相比宏觀實(shí)驗(yàn)，分子動力學(xué)（MD）模擬可直接揭示 Na+、Cl- 以及水分子在界面處的分布與取向，為理解表面張力、離子特異性（Hofmeister 效應(yīng)）等提供原子級證據(jù)。而GROMACS作為一種高效的開源MD模擬軟件，在模擬鹽水溶液氣液界面方面具有強(qiáng)大的技術(shù)支持。本案例基于GROMACS，研究氯化鈉氣液界面體系中離子和水分子的分布情況。

隨著分子動力學(xué)模擬技術(shù)的發(fā)展，基于GROMACS的有機(jī)物萃取過程分子模擬為我們提供了新的研究手段。本文將探討基于GROMACS的有機(jī)物萃取過程的分子模擬技術(shù)及其應(yīng)用前景。一、分子動力學(xué)模擬與GROMACS簡介分子動力學(xué)模擬（MD）是一種通過數(shù)值計算解決分子和原子間相互作用的經(jīng)典力學(xué)方程的方法。

關(guān)鍵詞：頁巖油，分子動力學(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。因此，本文采用分子動力學(xué)模擬方法，研究礦物表面潤濕性。通過我這套LAMMPS, GROMACS代碼，你可以實(shí)現(xiàn)不同氛圍氣體，不同溫度下的潤濕性-接觸角計算。

關(guān)鍵詞：GROMACS；電場；水球; 分子動力學(xué)；packmol在材料科學(xué)、電氣工程以及生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，水球行為在外加電場下的變化具有重要意義。電場對水分子的影響不僅關(guān)系到液體的表面張力，還與電介質(zhì)的性能、微流控技術(shù)的應(yīng)用及生物細(xì)胞的電場響應(yīng)等問題密切相關(guān)。因此，通過分子動力學(xué)（MD）模擬研究電場下水球行為成為一種有效且精確的手段。

關(guān)鍵詞：頁巖油，分子動力學(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。因此，本文采用分子動力學(xué)模擬方法，研究體相CO2/原油的混相機(jī)理。通過我這套LAMMPS, GROMACS代碼，你可以實(shí)現(xiàn)不同氣體，不同油種類，不同溫度下的油氣界面張力和最小混相壓力計算。

Sophia關(guān)鍵詞：GROMACS；冰；拉伸; 分子動力學(xué)模擬冰（尤其是六方冰?Ih）的微觀力學(xué)性能直接影響到極地工程、寒區(qū)交通、冷熱循環(huán)材料以及航空航天器在超低溫環(huán)境中的安全與可靠性。傳統(tǒng)宏觀實(shí)驗(yàn)很難捕獲納米尺度下冰的裂紋萌生與氫鍵斷裂細(xì)節(jié)，而分子動力學(xué)（MD）模擬恰能在原子層面揭示這些本質(zhì)機(jī)理。

關(guān)鍵詞：GROMACS；油水；相分離; 分子動力學(xué)；packmol在化學(xué)、材料科學(xué)及生物醫(yī)藥等領(lǐng)域，油水相分離是一個重要的研究課題，廣泛應(yīng)用于石油開采、環(huán)境污染治理、化妝品配方優(yōu)化及生物膜研究等方向。由于油水界面的分子相互作用復(fù)雜，采用分子動力學(xué)（Molecular Dynamics, MD） 方法進(jìn)行模擬研究成為一種高效且精確的手段。

關(guān)鍵詞：GROMACS；酒精-水混合物；互溶性；分子動力學(xué)；氫鍵分析背景介紹酒精與水的互溶行為在化學(xué)、材料、生物醫(yī)藥等多個領(lǐng)域中具有重要意義。例如，藥物溶液設(shè)計、溶劑工程、生物膜相互作用等都依賴于對醇-水體系微觀結(jié)構(gòu)的深入理解。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)雖然能觀察到宏觀性質(zhì)變化，但在分子尺度上的機(jī)理揭示仍需借助分子動力學(xué)模擬。

對體系進(jìn)行分子動力學(xué)模擬。使用力場為文獻(xiàn)中常用的COMPASS力場，對體系分別進(jìn)行200ps的NVT和200PS的NPT（可進(jìn)行不同溫度以及壓力下的模擬）分子動力學(xué)模擬。對最終輸出的體系進(jìn)行500PS的NVE分子動力學(xué)體系。收集其MSD和RDF，以及擴(kuò)散系數(shù)。如圖為分子動力學(xué)模擬后的模型圖(部分圖)：4.

初始模型的構(gòu)建啟動VMD，進(jìn)入Extension-Modeling-Inorganic Builder中構(gòu)建方石英二氧化硅超胞，如圖1所示： 圖1 初始晶態(tài)二氧化硅模型首先進(jìn)行高溫動力學(xué)模擬，CP2K輸入文件中任務(wù)類型設(shè)為分子動力學(xué)，理論方法選擇GFN1-XTB，溫度設(shè)為3000，采用CSVR熱浴，計算10 ps。其結(jié)構(gòu)演變?nèi)鐖D2所示。

四、培訓(xùn)內(nèi)容 針對gromacs軟件的常用模塊進(jìn)行教學(xué)，包括蛋白與配體模擬分析，離子液體，小分子與細(xì)胞膜相互作用，同時介紹gromacs中的各分析模塊使用功能。具體內(nèi)容如下： 1. 蛋白與配體模擬分析 蛋白質(zhì)的預(yù)處理，配體分子建模 1.1分子動力學(xué)模擬的力場 1.2.分子動力學(xué)模擬的參數(shù)及方法 1.3復(fù)合物構(gòu)象隨時間的變化 1.4.

如圖4所示，體系中不存在完整的正葵烷分子鏈。 圖4 模擬過程中正葵烷分子鏈的裂解情況我們進(jìn)一步考察體系中具有不同成鍵數(shù)的碳原子的數(shù)目變化（圖5），可以看到，有100個C原子的成鍵數(shù)都是4，因?yàn)轶w系一開始所有的C原子都來自正葵烷，都屬于sp3碳,10條正葵烷分子鏈總共是100個碳原子。

如圖4所示，體系中不存在完整的正葵烷分子鏈。 圖4 模擬過程中正葵烷分子鏈的裂解情況我們進(jìn)一步考察體系中具有不同成鍵數(shù)的碳原子的數(shù)目變化（圖5），可以看到，有100個C原子的成鍵數(shù)都是4，因?yàn)轶w系一開始所有的C原子都來自正葵烷，都屬于sp3碳,10條正葵烷分子鏈總共是100個碳原子。

可以從電子、原子以及高分子的角度去分析物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 利用的主要方法為：以密度泛函為主的量子力學(xué)模擬方法、分子力學(xué)和分子動力學(xué)模擬方法、蒙特卡羅模擬法、介觀動力學(xué)(MesoDyn)和耗散粒子動力學(xué)（DPD）、統(tǒng)計方法QSAR等多種先進(jìn)算法和X射線衍射分析等儀器分析方法，根據(jù)系統(tǒng)中的原子、分子的類型和數(shù)目，研究、預(yù)測材料的相關(guān)性質(zhì)。

目前理論、模擬和實(shí)驗(yàn)可謂解決科學(xué)問題的三輛并駕齊驅(qū)的馬車。今天以KALP15蛋白為例，主要介紹基于Gromacs進(jìn)行膜蛋白體系的構(gòu)建和模擬。1. 蛋白結(jié)構(gòu)預(yù)處理。首先通過可視化軟件（VMD、pymol等）檢查結(jié)構(gòu)文件中的分子成分，去除不需要的組分。然后通過pdb2gmx命令講原始結(jié)構(gòu)文件進(jìn)行轉(zhuǎn)換并選擇相應(yīng)力場。2. 選擇合適的膜組分。