Учёные из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН совместно с коллегами из Pasific Northen National Lab нашли возможность заменить шестимерную функцию трёхмерной в исследовании неоднородной классической молекулярной жидкости. Этот подход позволил приспособить метод функционала плотности из квантовой физики для расчетов сольватной структуры вокруг наноагрегатов.
Считается, что поведение квантовых систем сложное, а классических - простое. Но в науке известны ситуации, когда все происходит с точностью до наоборот: «сложное» понять и рассчитать возможно, а для «простого» придется затратить гораздо больше усилий и ресурсов. Так, успешно применяемый на протяжении полувека в квантовой физике метод функционала плотности (при котором энергия системы взаимодействующих частиц представляется функционалом, зависящим от плотности частиц), малопригоден для исследования простой системы - неоднородной классической молекулярной жидкости.
«Это обуславливается прежде всего тем, что молекулярная плотность неоднородной жидкости является шестимерной функцией от молекулярных координат — ориентации и расположения молекулы. Это обстоятельство чрезвычайно затрудняет практические расчеты взаимодействия наноагрегатов в такой жидкости. Избежать вычислений шестимерной молекулярной плотности как раз позволяет предложенный нами подход, - рассказал пресс-службе ИТЭБ РАН один из авторов исследования, ведущий научный сотрудник лаборатории биофизики возбудимых сред ИТЭБ РАН Геннадий Чуев. - Фактически в этом подходе проблема сводится к расчету некоторого многоатомного раствора, для которого можно эффективно применять метод функционала плотности (МФП), разработанный для простых жидкостей. Это уже трехмерная функция, что гораздо проще: это не потребует огромных вычислительных ресурсов и приведет к резкому сокращению времени
Ученые надеются, что результаты исследования дадут толчок к разработке новых программ на основе метода функционала плотности, что позволит активней решать проблемы, связанные с влиянием растворителя на растворенное вещество. В числе перспективных областей применения таких программ – фарминдустрия и бионанотехнологии.
Источник:
Marat Valiev and Gennady N. Chuev. Site density models of inhomogeneous classical molecular liquids. Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment. Volume 2018, September 2018
http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-5468/aad6bf
Релиз подготовлен Натальей Быковой
Пресс-служба ИТЭБ РАН, iteb-press@yandex.ru
Галерея
