research

A vízmolekula klasszikus modelljének alkalmazása = Application of the classical model of the water molecule

Abstract

A pályázat alapvető célja az volt, hogy megalkossa azt a vízmodellt, amely a gázfázistól a nagynyomású jég módosulatokig elfogadható pontossággal írja le a víz viselkedését. Ezeknek a céloknak az eléréséhez szisztematikusan tanulmányoztuk több, mint egy tucat népszerű modell gázklasztereit, ennek alapján választottuk a 3 Gauss-felhővel modellezett töltéseloszlást. A negatív töltést egy klasszikus rúgó köti egyensúlyi helyéhez. Levezettük az Ewald összegzést a modellhez. Térerő-függő polarizációt vezettünk be, meghatároztuk a víz dielektromos állandóját és viselkedését külső terek esetén. Megmutattuk, hogy hogyan lehet modellezni a vizet úgy, hogy a számított tulajdonságok a klaszterektől a nagy nyomású jegekig korrektek legyenek. A program kódot számos eljárással felgyorsítottuk. Jelenleg a több node-on történő futtatáshoz szükséges párhuzamosítása folyik. Szerénytelenség nélkül elmondható, hogy jelenleg ez a legjobb klasszikus vízmodell az irodalomban. Gyorsabb, pontosabb és elegánsabb, mint a GROMOS és a CHARMM programcsomagokhoz írt polarizálható vízmodellek. Mindössze 2,6-szor lassabb, mint az egyik leggyakrabban használt nem polarizálható modell, a TIP4P! A munka sikerét jelzi, hogy a pályázó keynote előadási felkérést kapott a 32th Int. Conf. Solution Chemistry és előadást és elnökséget a 8th Liquid Matter Conf. rendezvényein. Továbbá publikációs felkérést a PCCP jég és víz különszámába. | The aim to develop a transferable model of water was achieved by the project. We started the systematic study with calculating the gas-phase clusters of different water models. We found that popular models where the negative charge is placed on the oxygen atom perform poorly. The inaccurate structures can be traced in the liquid phase as well. We developed a model where instead of the usual point charges we used Gaussian distributions in the charge-on spring approach. We derived the Ewald sum for the model. We showed how to calculate ice polymorphs under high-pressure. Introduced field-dependent polarization, calculated the dielectric constant and studied the model under the impact of static external electric field. We optimized the code to be fast enough for widespread usage. Now, we parallelize the code to be able to use several nodes simultaneously. We believe that this is the best classical polarizable model of water. It is faster and more elegant than the models developed for the CHARMM or GROMOS program packages. It is only 2.6 times slower than the popular nonpolarizable model of TIP4P. The success of the project is demonstrated that we received invitation to publish paper in the special water and ice issue of PCCP, received invitation to held keynote lecture at the 32th Conf. Sol. Chem., and a lecture at the 8th Liquid Matter Conf

    Similar works