MOLEKULÁRIS MECHANIKA(atom-atom potenciálfüggvények módszere), empirikusan számított. geom meghatározási módszer. A molekulák jellemzői és energiája. Abból a feltételezésből kiindulva, hogy a molekula E energiája lehet járulékok összege képviseli, to-rozs m. b. r kötéshosszokhoz, a kötési szögekhez és m diéder (torziós) szögekhez vannak rendelve (a megfelelő energiakomponenseket E st, E tengely és E tórusz jelöli). Ezenkívül az energia általános kifejezésében mindig szerepel egy E vdv kifejezés, amely a van der Waals kölcsönhatást tükrözi. vegyérték kötetlen atomok, és egy kifejezés E cool, figyelembe véve az elektrosztatikus. kölcsönhatás atomok és effektív atomi töltések jelenlétét idézik elő. Tehát a molekula teljes energiáját a következő összeg adja:
Az első két kifejezés kiszámításához leggyakrabban a Hooke-féle mechanikából ismert törvényt használják (innen ered a módszer neve):
Analit. például az E tor energia kifejezése. a C 2 H 6 molekula alakja:
ahol V 3 - erős. sorompó belül. forgás. Az E vdv és E cool energiákat a Lennard-Jones vagy a Buckingham f-lamek segítségével számítjuk ki a modellpotenciálokhoz (lásd Intermolekuláris kölcsönhatások, Nem vegyértékű kölcsönhatások). A k r , ka , r 0 , a 0 stb. paramétereket minden használt egyenletben úgy választjuk ki, hogy az kielégítse a kísérletet. szerkezeti és termokémiai. a standardnak választott legegyszerűbb molekulák adatai (a szénhidrogéneknél a CH 4, C 2 H 6 és néhány más referenciamolekulaként szolgál). Az így kapott paraméterkészletet ezután egy bizonyos vegyületcsoport molekuláinak jellemzőinek kiszámítására használják. (pl. telített szénhidrogének, alkoholok stb.), valamint a feltáratlan in-in tanulmányozására. A molekuláris mechanika módszere szerinti számítás az egyes energetikai elemek minimalizálásából áll. betétek, ami az optimumot adja. r, a és t értékei, valamint a molekula egészének E energiája. Szakember. a számítógépes programok sokkal kevesebb számítógépes időt igényelnek, mint a kvantumkémiai programok. számítások, és az előrejelzések pontossága a szerkezeti és termokémiai hibához hasonlítható. mérések.
A molekuláris mechanika módszere lehetővé teszi, hogy információt szerezzünk a bomlás geometriájának teljes leírásához. főben konformerek. állapot és nyeregpontok a potenciál felszínén. energia (PES), valamint a geom. szerkezetek kristályban. Meghatározzák a képződéshőket is, a stresszenergiákat, az egyes konformerek energiáit és a konformációk akadályainak magasságát. transzformációk, rezgési frekvenciák, elektromos eloszlás. töltés, dipólusmomentum, chem. NMR-spektrumok eltolódásai, kémiai sebességek. p-ionok stb. A molekuláris mechanika alkalmazási köre széles: az egyszerű molekuláktól a poliszacharidokig és fehérjékig. Más módszerekkel, különösen gázzal kombinálva
A molekuláris mechanika empirikusan levezetett egyenletrendszert használ a potenciális energiafelületre, amelynek matematikai formáját a klasszikus mechanikából kölcsönözték. Ezt a potenciálfüggvény-rendszert ún erőtér. Olyan paramétereket tartalmaz, amelyek számértékét úgy választjuk meg, hogy a legjobb egyezést kapjuk a molekula számított és kísérleti jellemzői között. Az erőtér módszer azt a feltételezést használja, hogy lehetséges az egyik molekulára jellemző paraméterek és erőállandók átvitele más molekulákra. Más szóval, egyes egyszerű molekulákra meghatározott paraméterek számértékei fix értékekként használhatók más rokon vegyületekhez.
A molekuláris mechanika egyszerű erőterei közé tartozik a kötés nyújtása, a kötés és a torziós szög deformációja, valamint a van der Waals kölcsönhatások:
A bonyolultabb erőterek kereszttagokat is tartalmazhatnak, figyelembe vehetik az elektrosztatikus kölcsönhatásokat stb.
A molekuláris mechanikát gyakran erőtér számítási módszernek is nevezik. Az erőtereket eredetileg spektroszkópiai vizsgálatok során fejlesztették ki. Később kiderült, hogy kényelmesen használhatók a molekuláris mechanikában. Az első ilyen példa az volt központi erőtér, amelyben csak a molekulában jelen lévő magok közötti távolságok jelennek meg. A két magközi távolság egyidejű változásának megfelelő kereszttagokat általában figyelmen kívül hagyják, így kiderül átlós erőtér.
Az erőtér másik egyszerű változata az ún vegyérték erőtér. Ez felel meg legjobban a molekulában ható erők természetéről elfogadott elképzeléseknek. A vegyérték erőteret az úgynevezett belső koordináták adják meg, nevezetesen:
Minden kötéshossz;
Minden független vegyértékszög (diéder):
Minden független torziós (azimut) szög.
Ez azt jelenti, hogy a helyreállító erők a kovalens kötések mentén és között hatnak, és igyekeznek visszaállítani az egyensúlyi kötéshosszokat, az r kötési szögeket és a torziós szögeket.
14. A molekuláris mechanikai módszerek előnyei és hátrányai
A molekuláris mechanika és a molekuláris dinamika módszerei klasszikus koncepciókon alapulnak. A részecskéket ezekben az esetekben az úgynevezett erőtereken keresztül kölcsönható anyagi pontoknak tekintjük, magukat az erőtereket pedig a kölcsönhatási potenciálok határozzák meg. A molekuláris mechanikai módszerek a hagyományos kémiai megközelítést használják. Vizuálisan a molekulákat golyók és rudak halmazaként ábrázolják, mindegyik golyó egy atomot, és minden rúd a köztük lévő kötést. A kötések típusától függően megválasztják a kölcsönhatási potenciálokat, valamint az atomok bizonyos lokális konfigurációinak megfelelő energiát és paramétereket. Ebben a molekuláris mechanikai megközelítésben a potenciális energia a kötések nyújtását, hajlítását és torzióját, valamint a kötetlen atomok közötti elektrosztatikus kölcsönhatást leíró kifejezések összege. Lehetővé teszi a molekulák geometriai szerkezetének és energiájának pontos kiszámítását a rendelkezésre álló kísérleti adatok alapján. A molekulában lévő atomok közötti kémiai kötések és a vegyértékkötés nélküli atomok között ható van der Waals erők klasszikus elképzelését használja.
„A molekuláris mechanika módszerei azonban csak a molekulaszerkezetek egy viszonylag szűk osztályára alkalmazhatók sikeresen az egyensúlyi állapothoz közeli konfigurációkban.
A molekuláris mechanika és molekuladinamika módszerei a sokrészecskés rendszerek klasszikus fizikáján alapulnak, és nem alkalmasak kvantumhatások leírására. Sőt, a numerikus eredmények eléréséhez a részecskék közötti kölcsönhatások részletes ismeretére van szükség, ezért minden egyedi esetben más-más modell alkalmazása szükséges. A reális eredmények elérése érdekében a legtöbb esetben ezeknek a potenciáloknak a kísérleti adatokhoz való további illesztésére van szükség. Így a molekuláris mechanikában és a molekuláris dinamikában alkalmazott modellezési kritériumok kétértelműsége korlátozza e módszerek széles körű alkalmazását. Ugyanakkor lehetővé teszik a nagy, legfeljebb 10 atomot tartalmazó nanorendszerek figyelembevételét.
MOLEKULÁRIS MECHANIKA
(atom-atom potenciálfüggvények módszere), empirikusan számított. geom meghatározási módszer. A molekulák jellemzői és energiája. Abból a feltételezésből kiindulva, hogy az E molekula energiája lehet járulékok összege képviseli, to-rozs m. b. r kötéshosszokhoz, a kötési szögekhez és m diéder (torziós) szögekhez vannak rendelve (a megfelelő energiakomponenseket E st, E tengely és E tórusz jelöli). Ezenkívül az energia általános kifejezésében mindig szerepel egy E vdv kifejezés, amely a van der Waals kölcsönhatást tükrözi. vegyértékmentes atomok, és az E kifejezés hideg ,
figyelembe véve az elektrosztatikus kölcsönhatás atomok és effektív atomi töltések jelenlétét idézik elő. Tehát a molekula teljes energiáját a következő összeg adja:
Az első két kifejezés kiszámításához leggyakrabban a mechanikából jól ismert kifejezést használják Hooke törvénye(innen a módszer neve):
Analit. például az E tor energia kifejezése. a C 2 H 6 molekula alakja:
ahol
erős. sorompó belül. forgás. Az E vdv és E cool energiákat a Lennard-Jones vagy a Buckingham f-lamek segítségével számítjuk ki a modellpotenciálokhoz (lásd. Intermolekuláris kölcsönhatások, nem vegyértékű kölcsönhatások). Lehetőségek
a , r 0 , a 0 stb. minden használt egyenletben úgy van kiválasztva, hogy kielégítse a kísérletet. szerkezeti és termokémiai. a standardnak választott legegyszerűbb molekulák adatai (a szénhidrogéneknél a referenciamolekulák a CH 4, C 2 H 6 és néhány más). Az így kapott paraméterkészletet ezután egy bizonyos vegyületcsoport molekuláinak jellemzőinek kiszámítására használják. (pl. telített szénhidrogének, alkoholok stb.), valamint a feltáratlan in-in tanulmányozására. Az M. m. módszerével végzett számítás az egyes energetikai értékek minimalizálásából áll. betétek, ami az optimumot adja. r, a és t értékei, valamint az E molekula egészének energiái. Szakember. a számítógépes programok sokkal kevesebb számítógépes időt igényelnek, mint a kvantumkémiai programok. számítások, és az előrejelzések pontossága a szerkezeti és termokémiai hibához hasonlítható. mérések.
Az M. m. módszere lehetővé teszi, hogy információkat szerezzen a geometria decomp teljes leírásához. főben konformerek. állapot és nyeregpontok a potenciál felszínén. energia (PES), valamint a geom. szerkezetek kristályban. Meghatározzák a képződéshőt, a feszültségenergiákat, az egyes konformerek energiáit és a konformációk gátmagasságait is. transzformációk, rezgési frekvenciák, elektromos eloszlás. töltés, dipólusmomentum, chem. NMR-spektrumok eltolódásai, kémiai sebességek. p-ionok stb. Az M. m alkalmazási köre nagy: az egyszerű molekuláktól a poliszacharidokig és fehérjékig. Más módszerekkel, különösen a gázelektron-diffrakciós és röntgenszerkezeti elemzéssel kombinálva a geom meghatározásának megbízhatósága és pontossága. jellemzői növekednek.
Az egyensúlyi állapotban lévő molekulák szerkezeti paramétereinek és energiájának számítása alapján feltárjuk az intra- és intermólok lehetőségeit. a vizsgálat tárgyát alkotó mozgások mondják. dinamika.
Az M. m.-t a 60-as években fejlesztették ki. 20. század T. Hill és A. I. Kitajgorodszkij. A kifejezést L. Bartell javasolta 1958-ban.
Megvilágított.: Dashevsky V. G., Konformációs analízis szerves molekulák, M., 1982; Burkert U., Ellinger N. L., Molekuláris mechanika, ford. angolból, M., 1986; Koffi U., Ivens M., Grigolini P., Molecular and Spectra, ford. angolból, M., 1987. IDŐSZÁMÍTÁSUNK ELŐTT. Masztrjukov.
Kémiai enciklopédia. - M.: Szovjet Enciklopédia. Szerk. I. L. Knunyants. 1988 .
Nézze meg, mi a "MOLEKULÁRIS MECHANIKA" más szótárakban:
molekuláris mechanika- Molekuláris mechanika A molekuláris modellezés egyik megközelítése, amely a klasszikus mechanikát használja a leírására fizikai alapjait modellek. Az atomokat (elektronokkal rendelkező atommagokat) ponttömegek képviselik, amelyeknek megfelelő ... ... Magyarázó angol-orosz nanotechnológiai szótár. - M.
Tanulmányozza a molekulák rotációs és transzlációs (transzlációs) mozgását, valamint az intramolekuláris mozgásokat: atomok és atomcsoportok rezgéseit, konformációs. szerkezetátalakítás, egyedi mol. töredékek stb. E mozgások jellemző időpontjai ... ... Kémiai Enciklopédia
A molekuláris fizika a fizika tudományága fizikai tulajdonságok a testeket molekulaszerkezetük figyelembevételével. A molekuláris fizika problémáit a fizikai statisztika, a termodinamika és a fizikai kinetika módszerei oldják meg, ezek ... ... Wikipédia
A fizika olyan ága, amelyben a fizikát tanulják. sv va tel in decomp. az aggregációs állapotok mikroszkopikusságuk figyelembevétele alapján. (molekula) szerkezet. M. f feladatai. fizikai módszerekkel oldják meg. statisztika, termodinamika és fizikai. kinetika, ezek a ...... Fizikai Enciklopédia
Continuum mechanika Continuum medium Klasszikus mechanika A tömeg megmaradásának törvénye A lendület megmaradásának törvénye ... Wikipédia
A fizika olyan ága, amely a testek különböző halmazállapotú fizikai tulajdonságait vizsgálja mikroszkopikus (molekula) szerkezetük figyelembevételével. M. f feladatai. fizikai statisztika, termodinamika és ...... Nagy szovjet enciklopédia
A fizika olyan ága, amely a különböző halmazállapotú testek fizikai tulajdonságait vizsgálja molekulaszerkezetük figyelembevételével. Molekuláris fizikából, szilárdtestfizikából, fizikai kinetikából, fizikai ... enciklopédikus szótár
- (görögül μηχανική az építőgépek művészete) a fizika olyan területe, amely az anyagi testek mozgását és a köztük lévő kölcsönhatást vizsgálja. A mozgás a mechanikában a testek vagy részeik térbeli relatív helyzetének időbeni változása. ... ... Wikipédia
Kvantummechanika Bizonytalansági elv Bevezetés ... Matematikai megfogalmazás ... Alap ... Wikipédia
Könyvek
- Mechanika és molekuláris fizika az általános fizika tárgykörében. Általános fizika tankönyv, Landau L.D. A könyv tömör bevezetés a mechanika és a molekuláris fizika legfontosabb alapfogalmaiba és modelljeibe. Kétségtelenül hasznos lesz bevezető tankönyvként…
2014. SZENTPÉTERVÁRI EGYETEM KÖZLÖNYE Ser. 10. szám. egy
INFORMATIKA
A. V. Raik, V. A. Klemesev
VÍZMOLEKULA KRISTÁLYFELÜLETEKKEL KAPCSOLATOS SZIMULÁLÁSA
Szentpétervár Állami Egyetem, 199034, Szentpétervár, Orosz Föderáció
A vízmolekula és a magnézium-oxid kristályos felületének kölcsönhatásának modelljét vizsgáljuk. A rendszer potenciális energiáját a molekuláris mechanika módszerével számítottam ki, amely az atom-atom kölcsönhatásokat modellfél-empirikus potenciálok segítségével veszi figyelembe. A kristályfelület egy töredékét magához a felülethez és a hozzá legközelebb eső atomsíkokhoz tartozó véges számú atomból álló klasztermodell ábrázolta. Különféle klasztermodelleket írtak le, amelyek 9-24 magnézium-oxid atomot tartalmaznak. Számukra egy adszorbeált vízmolekulával rendelkező rendszer egyensúlyi geometriáját határozták meg. Kimutatták, hogy az egyensúlyi ponton a vízmolekula a felszíntől 3 Ä távolságra helyezkedik el, és a vízmolekulák kölcsönhatása a felülettel elektrosztatikus. Kiszámítjuk a felületen adszorbeált vízmolekula nyújtási rezgésének frekvenciáját. A kapott eredményeket összevetik a kvantummechanikai számítások eredményeivel. Bibliográfia 15 cím Il. 3. Tab. egy.
Kulcsszavak: molekuláris mechanika, intermolekuláris kölcsönhatási potenciálok, adszorpció, fémoxidok.
Raik A. V., Klemeshev V. A. A vízmolekula és a kristályfelületek közötti kölcsönhatás modellezése // Vestnik of St. Pétervári Egyetem. Ser. 10. Alkalmazott matematika, számítástechnika, szabályozási folyamatok. 2014. 1. szám P. 138-146.
A vízmolekula és a magnézium-oxid kristályfelülete közötti kölcsönhatási modellt vizsgáljuk. A rendszer potenciális energiáját a molekuláris mechanikai módszer segítségével számítjuk ki, amely az atom-atom kölcsönhatást is figyelembe veszi modellszemempirikus potenciálok segítségével. A kristályfelület töredékét a klasztermodell reprezentálja, amely a felszínhez tartozó véges számú atomból és a legközelebbi atomsíkokból áll. Különböző klasztermodelleket vettek figyelembe, amelyek 9-24 atomos magnézium-oxidot tartalmaztak. Kimutattuk, hogy a vízmolekula és a felület közötti távolság az egyensúlyi pontban 3 A. Megállapítást nyert, hogy a kölcsönhatás természeténél fogva elektrosztatikus. Kiszámítjuk a felületen adszorbeált vízmolekula nyújtási frekvenciáit. A kapott eredményeket összehasonlítjuk a kvantummechanikai számításokkal. Bibliogr. 15.Il. 3. 1. táblázat.
Kulcsszavak: molekuláris mechanika, intermolekuláris kölcsönhatási potenciálok, adszorpció, fémoxidok.
Bevezetés. Jelenleg rendkívül fontos a nagyszámú részecskével, például nanostruktúrákkal, fehérjemolekulákkal és heterogén katalízis folyamatait szimuláló rendszerek kölcsönhatásának vizsgálata. A modern erőterek lehetővé teszik a sokféle interakció helyes figyelembevételét
© A. V. Raik, V. A. Klemesev, 2014
speciálisan a különböző rendszerekhez kalibrált paraméterek. A fenti rendszerek még nem tekinthetők szigorúan a kvantummechanika keretei között, minden típusú kölcsönhatást figyelembe véve. Ezért nagy jelentőséggel bír a molekuláris mechanika módszereinek alkalmazási lehetőségeinek vizsgálata, alkalmazhatóságuk határainak meghatározása. Ebben a cikkben egy olyan módszert javasolunk, amely egy magnézium-oxid kristályszerkezet felületi rétegének adszorbeált vízmolekulával való kölcsönhatását modellezi egy olyan erőtér keretein belül, amely figyelembe veszi az atom-atom kölcsönhatást modell fél-empirikus potenciálok segítségével. A kapott eredményeket összehasonlítják a pontosabb kvantummechanikai vizsgálatok eredményeivel.
Matematikai modell. A molekuláris mechanikában a molekula egy izolált rendszer, amely atomokból áll, amelyek egyensúlyi helyzetük körül rezegnek. Az atomokat olyan anyagi pontokként ábrázolják, amelyek bizonyos tömeggel és töltéssel rendelkeznek, amelyeket vegyérték és nem vegyérték kölcsönhatások tartanak össze. Az atomra ható erő egyenlő ennek az atomnak az összes többi atomjával való kölcsönhatásának energiagradiensével, ellenkező előjellel. A rendszer energiája az atommagok többdimenziós térben felállított koordinátáinak függvénye, amely megegyezik az atomok összes páronkénti kölcsönhatásának energiáinak összegével. Meghatározza a potenciális energiafelületet. A potenciális energiafelület megtalálásához egy potenciálfüggvény-rendszert használnak, amelyet erőtérnek neveznek.
Felírjuk a rendszer potenciális energiáját
E \u003d AEp + DE ^ + DESH + DE7 + AEe. (egy)
Itt DEg, DE^, DESH, DE7 és DEe olyan függvények, amelyek a kémiai kötéshosszak deformációját, a kötésszögek deformációját, a torziós (diéderes) szögek deformációját, a vegyérték nélküli kölcsönhatásokat (kémiailag nem kötött atomok között) jellemzik. és elektrosztatikus kölcsönhatás.
A rendszer potenciális energiafelülete a molekuláris mechanika módszereiben a molekula belső geometriai paramétereitől és a részvételével zajló intermolekuláris kölcsönhatásoktól függ. A geometriai paraméterek bármilyen eltérése az energetikailag legkedvezőbb, úgynevezett egyensúlyi értéktől a potenciális energia növekedéséhez vezet. A molekuláris mechanika módszerei figyelembe veszik az intermolekuláris kölcsönhatásokat is, amelyek a diszperziós és poláris kölcsönhatások figyelembevételével számíthatók ki.
Írjuk ki külön-külön a potenciális energia minden komponensét. Az A és B atomok közötti kötés nyújtásának és összenyomásának DEd energiáját egy Taylor-sorban a Do egyensúlyi pont közelében lévő kétatomos molekula potenciális energiájának kiterjesztéseként ábrázoljuk. A sorozatot a harmadik kifejezésre korlátozva, megvan
LE 1 g! 2E o
AEYA \u003d E (0) + ^ (DAV - DAV) + (DAV - DAV) 2. (2)
A D = To pontban a geometria megfelel annak az energiaminimumnak, amelyhez viszonyítva az összes többi energiát kiszámítjuk. Ezért ez az érték nullának vehető, azaz az energia expanziójának első tagja a Taylor sorozatban E(0) = 0. A tágulás második tagja is nulla, mivel az első deriváltja a függvény a szélső pontján eltűnik. Így azt találjuk, hogy a potenciális energia függ a függvény kiterjesztésének harmadik és magasabb tagjától egy sorozatban. Ennek eredményeként a (2) kifejezés a kötéshosszak alakváltozási energiájára felveszi a formát
DED \u003d kAV (DDAV) 2, (3)
ahol kAB a kötések merevségét leíró erőállandó. Az alakváltozási energia (3) képlettel történő kiszámítása nem igényel sok számítógépes időt. Azokban az esetekben, amikor a molekulák hosszú kötésekkel rendelkeznek, és túlmutatnak a (3) képlet alkalmazhatóságán, bevezethet egy további tagot a sorozatba, arányos (DDAV) -val.
Az (1) kifejezés második tagjának, a kötési szögek alakváltozási energiájának leírására egy Taylor sorozatban is használhatjuk a kiterjesztést. Korlátozzuk magunkat egy másodfokú tagra, majd a DEv kifejezésére
DE^ = kABC (D^AB°)2,
itt a kABC a szög deformációs erőállandója, amely a molekulák rezgésspektrumaiból megállapítható. Ami a kötéshosszak alakváltozási energiáját illeti, bizonyos esetekben a Taylor-sorozat kiterjesztése magasabb rendű feltételekkel fejeződik be.
Megjegyzendő, hogy az erőterek korai változataiban csak a kötéshossz alakváltozási és a kötésszög alakváltozási függvényeket vették figyelembe, melyeket geometria optimalizálás nélkül használtak potenciális energiák kiszámítására. A modern erőterek több különböző típusú potenciálfüggvényt tartalmaznak, ami lehetővé teszi a kísérletiekhez közeli számított adatok beszerzését.
Az ilyen függvények közül a legfontosabb a torziós szögek alakváltozási energiája. A torziós szögek a molekulák belső forgását írják le a kötések körül, ezért periodikus függvények. Ennek megfelelően a potenciális energia a ^aBCD torziós szögek periodikus függvénye, és minden ^aBCD szögre Fourier-soros kiterjesztéseként ábrázolható.
AEsh = "y I1 + cos("-^abcd)]
n = 1 esetén a forgási periódus 360°, n = 2 - 180° stb. esetén. Az Un értékek határozzák meg a forgáskorlát magasságát C-D csatlakozások. Egyes molekulákban bizonyos n értékek esetén az Un értéke nulla lehet.
A nem vegyérték kölcsönhatásokat az atomok taszító energiájának és vonzási energiájának összegeként számítjuk ki. A taszítás rövid távolságokon jelentkezik, és kifejezhető a távolság hatványaként (r-12) vagy exponenciális formában (e-ar). Az exponenciális függvény használata azt a tényt eredményezi, hogy a Buckingham-Hill kölcsönhatás teljes párpotenciálja -x-re hajlamos r ^ 0-nál. Ezenkívül az exponenciális függvényeket tartalmazó molekulák energiájának kiszámítása is számításigényesebb. A semleges atomok egymáshoz való vonzódását nagy távolságban diszperziós erők okozzák, amelyek fő energiakomponense (r-6) arányos. Ezért a DE7 a következőképpen írható fel:
ahol r a vegyértékhez nem kötött atomok közötti távolság; k^ a kölcsönhatás intenzitását (a potenciálkút mélységét) jellemző empirikus paraméter; 2. együttható – empirikusan kiválasztott állandó.
Rizs. 1. A vektorok elrendezése a kétatomos LB molekula által a P pontban létrehozott elektrosztatikus potenciál számításánál
Az elektronokból és atommagokból álló molekulák töltéseloszlása nem egyenletes. Először elemezzük a molekula által létrehozott állandó elektromos teret úgy, hogy az AB kétatomos molekula tömegközéppontját a koordináták origójában lévő -rA és +zw pontokban lévő atomokra koncentrálva wx és w töltésekkel helyezzük el. . 1). A molekula által a P pontban létrehozott elektrosztatikus potenciál egyenlő (eo - elektromos állandó)
4peL tl tp
_ (t2 + g "L + 2tzA
(t2 + g "V - 2tzv
4neot (1 + ^l / t) 2 + 2 (l / t) ssv) 1/2 (1 + (gv / t) 2 - 2 (gv / t) ssv) 1/2 /
A (4) kifejezés kiterjesztése egy Taylor-hatványsorban reciprok távolságokban, feltéve, hogy -hl ^ t és +zv ^ t, megkapjuk
(3 s in - 1) + ...
Így a P pontban az elektrosztatikus potenciál a molekula elektrosztatikus momentumaihoz kapcsolódó hozzájárulások összege: i = ir + exp (a molekula teljes töltése), ^ = irzi l + Rabzi s (dipólusmomentum), stb. A többpólusú közelítés esetén az elektrosztatikus kölcsönhatás energiája végtelen sorozatként ábrázolható, beleértve a párkölcsönhatásokat: töltés-töltés, töltés-dipólus, dipólus-dipólus stb., és a sorozat minden tagja függ különféle fokozatok a molekulák közötti kölcsönös távolság. Ennek megfelelően a fő hozzájárulás az energiához
elektrosztatikus kölcsönhatás adja a monopólus-monopól tagot (az első tágulási tagot). Ha csak ezt a kölcsönhatást vesszük figyelembe, a DEe energiát a Coulomb-törvénnyel ábrázolhatjuk:
A töltések és a rendszerek többpólusa közötti kölcsönhatás figyelembevételéhez ismerni kell az atomok effektív töltéseit, az atomcsoportok dipólusmomentumait és a kémiai kötéseket. Megtalálásuk önálló probléma, és szigorúan véve csak kvantumkémiai módszerek keretein belül valósítható meg. A molekuláris mechanika módszereiben erre a célra egyszerűsített sémákat alkalmaznak, amelyek az empirikus kvantumkémia fogalmain alapulnak. A molekuláris mechanika legelterjedtebb módszereiben nulla energiának tekintjük egy molekularendszer bizonyos standard állapotú energiáját, amelyre meghatározzák az egyensúlyi kötéshosszokat, kötési és torziós szögeket, és nincs intermolekuláris kölcsönhatás. A molekuláris rendszer bármilyen eltérése a standard állapottól vagy az energia növekedését okozza, ha a rendszer torzul, vagy csökken a molekulák közötti kölcsönhatások miatt. A molekuláris mechanika módszereiben alkalmazott fontos feltevés az összes potenciális funkció átvihetősége molekuláról molekulára. Ez azt jelenti, hogy az azonos típusú kötések ugyanazokkal a tulajdonságokkal rendelkeznek minden molekulában, amelyben jelen vannak. A legtöbb esetben ez a közelítés megfelelő, de megsérülhet például a kötések közötti erős kölcsönhatások esetén.
A molekuláris mechanika módszerét megvalósító szoftvercsomag feladata az adott mechanikai modellnek megfelelő optimális szerkezet és energia megtalálása. A bemeneti fájl megadja a rendszer kezdeti geometriáját az atomok derékszögű vagy belső koordinátáinak formájában, jelezve a köztük lévő kapcsolatokat.
A molekuláris mechanika módszere szerinti számítási algoritmus a következőképpen szerkeszthető meg: az első lépésben a kiindulási geometria modellben meghatározzák a kötéshosszokat, vegyértékeket és torziós szögeket. A kapott értékek felhasználásával kiszámítjuk a sztérikus energiát: az összes kötésre, vegyérték- és torziós szögekre, kötetlen atompárokra számított potenciális energiák összegét. Mivel az összes többi tényező állandó marad a szerkezet optimalizálása során, elegendő megtalálni a sztérikus energia minimumát.
A modern szoftvercsomagok lehetővé teszik, hogy kiválassza a geometria optimalizálásának módját. A legelterjedtebb a legmeredekebb süllyedés módszere és a Newton-Raphson módszer. Az első esetben az atomokra ható erőket a véges differencia módszerrel határozzuk meg, amelyben a gradiens megtalálásához a görbe adott pontjában először kiszámítjuk a benne lévő energiát (2. ábra). Ezután a geometria δ értékkel történő megváltoztatása után megismételjük az energia számítását. A gradiens meghatározásához a két pontban lévő 6E energiakülönbséget használjuk A Newton-Raphson módszerben az energia első és második deriváltját analitikusan találjuk meg a rendszer geometriai paraméterei alapján. A második deriváltak vagy erőállandók értékei a minimum helyzetének megállapítására szolgálnak, mivel ezek határozzák meg a potenciálfüggvény görbületét.
Mivel az erőállandók mátrixához a fő hozzájárulást az energia második deriváltjai adják az egyes atomok koordinátáihoz képest, a többi tag lehet
Rizs. 2. Az atomokra ható erők meghatározása véges különbségek módszerével
elhanyagolás. Ekkor a teljes, 3n x 3p méretű mátrix kiszámítása helyett az erőállandók mátrixának csak 9n elemét lehet kiszámítani. Jelen munkában ezt a blokkátlós módszert alkalmaztuk, amely nem igényel nagy számítógépes időráfordítást. Figyelembe kell azonban venni, hogy ebben az esetben a potenciális felület természetére vonatkozó információ elveszik.
A konvergenciát azután értük el, hogy az energia koordinátához viszonyított első deriváltjai az optimalizálási folyamat során nulla közelébe kerültek, és a molekula energiája és szerkezete állandó marad a következő iterációra való átlépéskor. Ily módon megkaptuk a molekula végső energiaértékeit és geometriai paramétereit. Sajnos a molekuláris mechanika módszerei nem teszik lehetővé a rendszer rezgési frekvenciáinak kiszámítását. Ebben a munkában ezeket a jól bevált fél-empirikus PM3 módszerrel számítottuk ki.
Főbb eredmények. A klasztermodellek lehetővé teszik egy kristály felületének szimulálását egy véges számú atomból álló rendszerrel, amely magához a felülethez és a hozzá legközelebb eső atomsíkokhoz tartozik. A klasztermodell alkalmazása lehetővé teszi a molekulák számítására kifejlesztett szoftvercsomagok alkalmazását, azonban mind magának a molekulaklaszternek, mind környezetének körültekintő megválasztását igényli. A klasztermodell keretein belüli számítások a választott módszertől függően jelentős számítási erőforrásokat igényelhetnek. Sajnos a kapott eredmények kritikusan függenek a klaszter méretétől. A klasztermodell azonban adhat hasznos információ, ha a klaszterben lévő atomcsoportot megfelelően választjuk meg, és elemezzük a klaszter méretének hatását az eredményekre.
A technika teszteléséhez egy kísérletileg és elméletileg jól tanulmányozott MgO kristályt választottunk a vizsgálat tárgyául. Az oxidok vízzel való kölcsönhatásának kémiájának megértése nagyon fontos a különböző ipari és környezetvédelmi folyamatokhoz. Sok oxidot használnak katalizátorként vagy hordozóként a heterogén katalízisben. A rendszertől függően a vízzel való kölcsönhatás javíthatja vagy ronthatja ezen anyagok katalitikus tulajdonságait. A magnézium-oxid jól ismert katalizátor és fő komponens
nagyszámú ásványi anyag. Általában modellként használják az oxidok felületén végbemenő határfelületi folyamatok tanulmányozására. A ^C1 rácshoz hasonló felületközpontú köbös rácsja van, amely különböző töltésű ionok egyszerű váltakozása, így a MgO egy ionos oxid.
Különféle klasztermodellek készültek, amelyek 9-324 magnézium-oxid atomot tartalmaztak. A magnézium-oxid felületének az adszorbeált vízmolekulára gyakorolt hatásának figyelembevételéhez , , , méretű felületi rétegeket vettünk figyelembe. Ezen rétegek száma 1-től 4-ig változott. Kiindulási geometriaként egy szimmetrikus klasztert használtam 2 A távolsággal, a felszíni klaszterréteg modelljének megválasztása befolyásolta a szimulációs eredményeket. Egy réteg kölcsönhatásának vizsgálatakor 1, 1, !, ! vízmolekulával a felszíni atomok erős torzulása volt megfigyelhető. Már a kétrétegű klasztermodellnél is észrevehetően stabilizálódott a geometria, ami a rétegek növekedésével jelentéktelen mértékben változik. A felületi réteg oxigénatomjai a felszín fölé emelkednek (két réteg esetén 0,24 A, négy réteg esetén 0,17 A). Nyilvánvaló, hogy a kristályszerkezet torzulása jobban észrevehető a klaszter szélein, ezért az optimalizálás kezdetén a vízmolekulát mindig a klaszter közepe fölé helyeztük. A felszín és a vízmolekula oxigénatomja közötti távolság 2 A volt.
Rizs. 3. Vízmolekula egy M^O klaszter felett
A geometria optimalizálás során a vízmolekula szabadon mozgott a potenciálmezőben, először taszítva a felszínről, majd rögzítve az egyensúlyi helyzetet. Energetikailag kedvező egyensúlyi konfiguráció jött létre azon a ponton, amikor a víz oxigénatomja a felszín magnéziumatomja felett 3,0-3,2 Å távolságra helyezkedett el, a klasztermodell növekedésével ez a távolság 3,01-es értékhez konvergál. Å (3. ábra). Jól egyezik a vízmolekula és a magnézium-oxid kristály kölcsönhatásának potenciálfelületének extrémumpontjának megfelelő távolsággal, amelyet az elektronsűrűség-funkcionális módszerrel számítanak ki. Az optimalizálás eredményeként kapott adszorbeált vízmolekula helyének geometriája
A felszín különböző klasztermodelljei felett, nevezetesen a víz oxigénatomja az elektropozitív magnéziumkation felett, a poláris vízmolekula és a felület közötti kölcsönhatás elektrosztatikus mechanizmusát jelzi, amely ezen erőtér keretein belül jól átadódik. Ezzel a megközelítéssel lehetetlen figyelembe venni a víz és a felszín közötti kölcsönhatás sajátos mechanizmusát a hidrogénkötés kialakulásának lehetőségével, ahogyan az az elektronsűrűség-funkcionális módszerrel végzett munkában történt. Az erőtér módszer sokkal kevésbé igényli a számítási erőforrásokat, így az ilyen rendszerek számítása speciális szoftvercsomagokban akár egy átlagos személyi számítógépen is elvégezhető. Így körülbelül 50 000 iteráció és 20 perc számítógépes idő kellett ahhoz, hogy elérje a 4. rendszer extrémumát, és 12 perc a 2. rendszerhez. Összehasonlításképpen a 2. rendszer hasonló kvantummechanikai számítása 933 órát vesz igénybe, ami több mint 38 nap a párhuzamos számítások során 4 magon. A táblázat adataiból látható, hogy egy nem merev vízmolekula hogyan torzul a felszín felett. A molekula optimalizált geometriai szerkezete gyakorlatilag változatlan marad. A vízmolekula szimmetrikus nyújtórezgésének frekvenciájára a különböző klasztermodellek szintén szinte semmilyen hatást nem gyakorolnak.
A rendszer egyensúlyi geometriája (A) és a szimmetrikus rezgés frekvenciája H20 (cm-1)
r-(Me-On2o) r(O-Hx) r(0-H2) modell
Kezdeti geometria
2.00000 1.01980 1.01980 107.896
fürt
3.49301 0.97987 0.97987 104.49 3717.45
[3 x 3] 2 3,29203 0,97996 0,97994 104,52 3716,72
[ЗхЗ]4 3,22047 0,97999 0,97997 104,51 3716,44
fürt
1 3.66293 0.97981 0.97986 104.52 3717.82
2 3.20592 0.97979 0.97985 104.49 3717.92
4 3.07547 0.97990 0.97994 104.51 3716.93
fürt
1 3.16073 0.97996 0.97995 104.50 3716.67
2 3.07384 0.97996 0.97997 104.51 3716.54
4 3.04852 0.97997 0.97998 104.51 3716.49
fürt
1 3.14394 0.98003 0.97993 104.49 3716.37
2 3.01869 0.97993 0.97994 104.49 3716.43
4 3.01557 0.98001 0.98002 104.52 3716.11
Következtetés. Megmutattam, hogy egy erőtér keretein belül, a felszíni réteg klasztermodelljét használva, figyelembe lehet venni a vízmolekula adszorpciós folyamatait a felszínen. A nagy atomszámú rendszerek becsült ideje összemérhetetlen a kvantummechanikai számításokhoz szükséges idővel, és több tíz perccel arányos. Ennek a modellnek a segítségével jól reprodukálható a rendszer egyensúlyi geometriája és az elektrosztatikus kölcsönhatások, ami a dipólusmomentumú vízmolekulánál és a különböző töltésű ionokból álló fémoxidok felületénél fontos. Ennek a modellnek a keretein belül azonban lehetetlen figyelembe venni olyan konkrét kölcsönhatásokat, mint például a hidrogénkötés, amelyek ennél a rendszernél meglehetősen valószínűek. Ezek elszámolásához számításokat kell végezni keretein belül
kvantummechanika, figyelembe véve az elektrondelokalizációt és a kis hatótávolságú kölcsönhatásokat.
Irodalom
1. Ermakov A. I. Kvantummechanika és kvantumkémia: tankönyv. juttatás. Moszkva: Yurayt, 2010. 555 p.
2. Clark T. Számítógépes kémia: Prakt. útmutató a molekula szerkezetének és energiájának kiszámításához / per. angolról. A. A. Korkina; szerk. V. S. Maistryukova, Yu. N. Panchenko. M.: Mir, 1990. 383 p. (Clark T. A számítási kémia kézikönyve.)
3. V. G. Tsirelson, Quantum Chemistry. Molekulák, molekuláris rendszerek és szilárd anyagok. M.: BINOM, 2010. 496 p.
4. Kaplan I. G. Intermolekuláris kölcsönhatások. Fizikai értelmezés, számítógépes számítások és modellpotenciálok. M.: BINOM, 2012. 394 p.
5. Kaplan I. G. Bevezetés az intermolekuláris kölcsönhatások elméletébe. Moszkva: Nauka, Ch. szerk. Fiz.-Matek. lit., 1982. 312 p.
6. Rogers D. Számítógépes kémia PC segítségével. Szerk. 3. Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, 2003. 363. o.
7. M. E. Bedrina, N. V. Egorov és V. A. Klemeshev, „Modeling nanostructures on a high-performance computer system”, Vestn. Szentpétervár. egyetemi Ser. 4: Fizika, kémia. 2010. Kiadás. 4. C. 136-140.
8. Stewart J. J. P. Paraméterek optimalizálása szemiempirikus módszerekhez. I. Módszer // Journal of Computational Chemistry. 1989. évf. 10., 2. sz. P. 209-220.
9. Bandura A. V., Sykes D. G. Víz adszorpciója a TiO2-on (rutil) (110) Surface: A Comparison of Periodic and Embedded Cluster Calculations // J. Phys. Chem. B 2004. évf. 108., 23. sz. P. 7844-7853.
10. Fox H., Gillan M. J., Horsfield A. P. Módszerek egy izolált molekula deszorpciós sebességének kiszámítására a felületről: Water on Mg0(001) // Surface Science. 2007. évf. 601. P. 5016-5025.
11. Bellert D, Burns K. L., Wampler R. e. a. A MgO molekula ionizációs energiájának pontos meghatározása // Chem. Phys. Lett. 2000 évf. 322. P. 41-44.
12. I. V. Abarenkov, V. M. Tretyak és A. V. Tulub, „A vízmolekulák disszociációjának mechanizmusáról MgO kristály (100) felületén a pair ab initio potenciálok modelljében”, Khim. fizika. 1985. V. 4., 4. sz. S. 974-980.
13. N. V. Egorov, V. P. Denisov és M. S. Ermoshina, „Modeling of the Interaction of a Charged Particle and the Surface of An Complex Configuration”, J. Surface. 2005. No. 7. C. 60-63.
14. A. V. Raik, N. V. Egorov és M. E. Bedrina, „Modeling of Intermolecular Interaction Potentials”, Vestn. Szentpétervár. egyetemi Ser. 10: Alkalmazott matematika, informatika, ellenőrzési folyamatok. 2012. Kiadás. 3. S. 79-87.
15. A. V. Raik és M. E. Bedrina, „Vízadszorpciós folyamat modellezése kristályok felületén”, Vestn. Szentpétervár. egyetemi Ser. 10: Alkalmazott matematika, informatika, ellenőrzési folyamatok. 2011. Kiadás. 2. S. 67-76.
Elérhetőség
Rayk Aleksey Vladimirovich - posztgraduális hallgató; email: [e-mail védett]
Klemesev Vladimir Alekseevich - a fizikai és matematikai tudományok kandidátusa, egyetemi docens; E-mail: v. [e-mail védett] hu
Raik Aleksey Vladimirovich - posztgraduális hallgató, St. Petersburg State University, St. Petersburg, 199034 Petersburg, Oroszországi Föderáció; email: [e-mail védett]
Klemesev Vladimir Alekseevich - a fizikai és matematikai tudományok kandidátusa, egyetemi docens, St. Petersburg State University, St. Petersburg, 199034 Petersburg, Oroszországi Föderáció; email: [e-mail védett]
FejezetII.6.1.
Molekuláris mechanika (MM)
Menüválasztás Beállít A molekuláris mechanikának megfelelő pont lehetővé teszi, hogy a kvantummechanikai megközelítés helyett a klasszikus newtoni módszert használja egyetlen pont energiájának kiszámítására, az egyensúlyi geometriát és az objektumok molekuláris dinamikáját. Fock módszer ( ab initio)).
A molekuláris mechanika módszerében az atomokat newtoni részecskéknek tekintjük, amelyek kölcsönhatásba lépnek egymással bizonyos, empirikusan beállított potenciáltereken keresztül. A kölcsönhatás potenciális energiája függ a kötés hosszától, a kötési szögektől, a torziós szögektől és a nem kovalens kölcsönhatásoktól (beleértve a van der Waals erőket, az elektrosztatikus kölcsönhatásokat és a hidrogénkötéseket). Ezekben a számításokban az atomokra ható erőket az atomi koordináták függvényeként ábrázoljuk.
jegyzet: Ha a munkaterületen a rendszernek csak egy része van kiválasztva, akkor csak a kiválasztott rész interakciói kerülnek bele a számításba. A geometria optimalizálása és a molekuladinamikai módszerrel történő számítás során ebben az esetben csak a kiválasztott rész atomjai változtatják meg a helyüket a térben, míg a nem kiválasztottak nem, míg a rendszer részei közötti potenciális kölcsönhatások figyelembe kell venni a számításoknál.
A molekuláris mechanika módszerével történő számítások indításához a párbeszédpanelen válassza a lehetőséget erőtér(Erőtér ) - lehetséges függvény a számításokhoz. Négy módszer közül választhat ( MM+, BOROSTYÁN, BIO+, OPLS), amelyek hivatkozásai a párbeszédpanelen láthatók.
Módszer MM+ szerves molekulákhoz fejlesztették ki. Figyelembe veszi a számított rendszer összes atomja által generált potenciálmezőket, és lehetővé teszi a számítási paraméterek rugalmas módosítását az adott feladattól függően, ami egyrészt a legáltalánosabbá, másrészt drámaivá teszi. növeli a szükséges erőforrásokat a molekuláris mechanika más módszereihez képest. A gomb kiválasztásával számos lehetőség érhető el a módszer paramétereinek módosítására Lehetőségek a választás pontján erőtér.
Módszer BOROSTYÁN fehérjékhez tervezték és nukleinsavak. Lehetővé teszi, hogy vagy az összes atomot külön számolja el, vagy egy kombinált atomot, amely azonos tulajdonságokkal rendelkező egyenértékű atomok csoportját jelenti. Ez utóbbi esetben több atomot vagy ezek csoportját egy azonos típusú atomként kezeljük.
BIO+ biológiai makromolekulák számára fejlesztették ki, és nagyrészt megismétli az AMBER-t.
OPLS fehérjékhez és nukleinsavakhoz tervezték. Hasonló az AMBER-hez, de pontosabban kezeli a nem kovalens kölcsönhatásokat.
Molekuláris mechanika MM+ opciók párbeszédpanel
Az MM+ párbeszédpanel a megfelelő erőtér beállításkészletét tartalmazza.
Elektrosztatika (Elektrosztatika) A nem kovalens elektrosztatikus kölcsönhatások kiszámítása dipólus típusú kölcsönhatások vagy részleges atomi töltések felhasználásával történik.
Ö A kötésdipólusok a nem kovalens elektrosztatikus kölcsönhatások kiszámítására szolgálnak. Ennek a paraméternek az értéke a paraméterfájlban van megadva MM+.
Ö Az atomi töltések a nem kovalens elektrosztatikus kölcsönhatások kiszámítására szolgálnak. A menüben beállíthatja a hiányos (részleges) atomtöltéseket Épít , pont Állítsa be a töltést vagy végezhet félig empirikus vagy ab initio számításokat úgy, hogy először kiszámolja az egyes atomok részleges töltéseit Mulliken módszerével.
Lezárások (Leállitás) ez a paraméter határozza meg a nem kovalens kölcsönhatások minimális távolságát.
Az Ö Switched simító funkciót vezet be a molekulák kiszámításakor Periodikus doboz (időszakos doboz ). Ez a megközelítés lehetővé teszi a gyenge kölcsönhatások zökkenőmentes csökkentését a nullára, a belső szférából a külső szférába haladva. Ebben az esetben HyperChem beállítja a Kapcsolt paramétert és a belső ( Belső) és külső ( Külső) gömbök ( Gömbök).
Ö Nincs . E Ez a paraméter a rendszerek vákuumban történő kiszámítására van beállítva.
Az Ö Shifted bevezet egy simító funkciót, amely a teljes térre hat 0-tól a külső gömbig. Ez a funkció lehetővé teszi a nem kovalens kölcsönhatások zökkenőmentes csökkentését 0-ra.
Ö A Switched és Shifted paraméterek külső sugara határozza meg azt a minimális távolságot, amelynél a nem kovalens kölcsönhatások 0-vá válnak. Általában ezt az értéket legalább 4 angström-rel nagyobbra választják, mint a belső sugár. Periodikus peremfeltételek esetén ez az érték megegyezik a periodikus doboz minimális méretének felével.
Ö A belső sugár csak akkor van kiválasztva, ha a Kapcsolt levágások be vannak állítva. Ez a maximális interatomi távolság a nem kovalens kölcsönhatások teljes figyelembevételéhez. Periodikus peremfeltételek kiválasztása esetén ez az érték 4 angströmmel kisebb, mint a minimális méret fele időszakos doboz , vagy kevesebb, legfeljebb 0. Figyelem, beállítások Lezárások visszatérnek a standard értékekhez, amikor új molekulát helyeznek a munkaterületre.
Force Field Options párbeszédpanel
Ez az ablak az erőmezők paramétereinek kiválasztására szolgál BOROSTYÁN, BIO+és OPLS. HyperChem eltárolja ezen paraméterek értékeit a Cutoffs paraméterek kivételével a Registry-ben vagy a chem..ini fájlban, és felhasználja őket a későbbi számításokhoz.
Dielektromos permittivitás (epszilon) (d és elektromos állandó). ParametersConstant (Állandó ) vagy távolság függő (távolság függő) meghatározza a töltések (és az elektrosztatikus potenciál) kölcsönhatását módosító tényező, az epszilon dielektromos állandó kiszámításának módszereit.
Ö Állandó (Állandó ). Ennek a paraméternek a megválasztása állandóvá teszi a dielektromos állandót, és megfelel a periodikus peremfeltételeknek időszakos doboz . Ennek az elemnek a választása olyan anyagra vonatkozik, amely gázfázisban van, vagy ideális megoldásban van.
Ö Távolság függő (távolság függő). Ennek a paraméternek a kiválasztása az epszilont arányossá teszi az atomközi távolsággal. Ez a megközelítés közelíti a szolvatáció hatását ideális oldószer hiányában, és lehetővé teszi a számítások felgyorsítását. Ezt a paramétert a módszerrel végzett számításokhoz ajánljuk OPLS. Mivel ez a paraméter egy oldószer jelenlétét modellezi, nem szabad használni, ha oldószermolekulák vannak jelen a szimulált rendszerben.
Ha a Constant epsilon paramétert választja ( epszilon)=(szabad tér dielektromos állandója) * (léptéktényező( léptéktényező)). Ha a távolságfüggő epsilon ( epszilon)=(szabad tér dielektromos állandója) * (léptéktényező( léptéktényező)) * (atomok közötti távolság). A léptéktényezőnek >=1-nek kell lennie. Alapértelmezés szerint ez egyenlő 1-gyel, ami a legtöbb számított rendszernél kielégítő.
1-4 léptéktényező ( Skálatényező 1-4) pontosan három kötéssel elválasztott atomok közötti nem kovalens kölcsönhatásokat megszorozzuk ezzel a tényezővel.
Ö Elektrosztatika (Electrostatics) módosítja a három kötéssel elválasztott atomok közötti töltések kölcsönhatásának erősségét. Ez a paraméter 0 és 1 között változik. Az erőtérhez BOROSTYÁNés OPLS 0,5-öt kell használni, mert BIO+ Az 1.0, 0.5 vagy 0.4 ajánlott a többi paraméter készletétől függően.
Ö V an-der-Waals ( Van der Waals ) módosítja a van der Waals kölcsönhatásokat a három kötéssel elválasztott atomok között, 0 és 1 között változik. Erőtér esetén BOROSTYÁN 0,5-öt kell használni, 0,125-öt az OPLS-hez, 1,0-t a BIO+-hoz.
Lezárások(darabka) határozza meg azt a távolságot, amely után az atomok közötti nem kovalens kölcsönhatásokat a rendszer nem veszi figyelembe. Be kell vezetni annak érdekében, hogy ne vegyék figyelembe a szomszédokkal való interakciót a periódusban a számítások során Periodikus doboz.