search query: @keyword parametrization / total: 4
reference: 3 / 4
« previous | next »
Author:Antila, Hanne
Title:Electrostatics of a polarizable force based on the Thole point dipole model
Tholen malliin perustuvan polarisoituvan voimakentän sähköstatiikka
Publication type:Master's thesis
Publication year:2011
Pages:70 + [28]      Language:   eng
Department/School:Teknillisen fysiikan laitos
Main subject:Fysiikka (laskennallinen fysiikka)   (Tfy-105)
Supervisor:Ala-Nissilä, Tapio
Instructor:Salonen, Emppu
Electronic version URL: http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201309027647
OEVS:
Electronic archive copy is available via Aalto Thesis Database.
Instructions

Reading digital theses in the closed network of the Aalto University Harald Herlin Learning Centre

In the closed network of Learning Centre you can read digital and digitized theses not available in the open network.

The Learning Centre contact details and opening hours: https://learningcentre.aalto.fi/en/harald-herlin-learning-centre/

You can read theses on the Learning Centre customer computers, which are available on all floors.

Logging on to the customer computers

  • Aalto University staff members log on to the customer computer using the Aalto username and password.
  • Other customers log on using a shared username and password.

Opening a thesis

  • On the desktop of the customer computers, you will find an icon titled:

    Aalto Thesis Database

  • Click on the icon to search for and open the thesis you are looking for from Aaltodoc database. You can find the thesis file by clicking the link on the OEV or OEVS field.

Reading the thesis

  • You can either print the thesis or read it on the customer computer screen.
  • You cannot save the thesis file on a flash drive or email it.
  • You cannot copy text or images from the file.
  • You cannot edit the file.

Printing the thesis

  • You can print the thesis for your personal study or research use.
  • Aalto University students and staff members may print black-and-white prints on the PrintingPoint devices when using the computer with personal Aalto username and password. Color printing is possible using the printer u90203-psc3, which is located near the customer service. Color printing is subject to a charge to Aalto University students and staff members.
  • Other customers can use the printer u90203-psc3. All printing is subject to a charge to non-University members.
Location:P1 Ark Aalto  49   | Archive
Keywords:polarizability
force field
parametrization
multipole expansion
polarisoituvuus
voimakenttä
parametrisointi
multipolihajotelma
Abstract (eng): Molecular dynamics (MD) simulations are widely used in the modeling of biomolecules because these models are able to provide information on those properties of biological systems which are hard to study by experimental means.
The increase in computational power has provided the means to simulate more complex systems, but has also introduced both the possibility and the requirement to improve the force fields the simulations are based on.

At present, electrostatic interactions in the common MD force fields are represented as interactions between fixed partial charges.
The downside is that these charges cannot accurately reflect the dependence of a charge distribution on the state of the system nor can they respond to fluctuations in the electric field due to molecular motion.
For this, one should explicitly include the effect polarizability into the force field.

In this thesis, ways of parametrizing the electrostatics of a polarizable force field have been studied.
It was examined how three different point charge fitting methods, MK, CHELPG, and RESP, and two multipole algorithms, DMA and GMM, perform when intra molecular polarizability contributions are self-consistently removed from the fitting done in the parametrization process.
To this end, the different methods are combined with the induced point dipole model by Thole.

MK and RESP were determined to be the most promising candidates for polarizable force field parametrization at the moment.
They provide a good compromise between accuracy and computational efficiency not to mention the ease of force field implementation.
To our surprise, DMA multipoles up to octupoles were required to reach the same level of accuracy.
The applicability of GMM is hindered by the convergence issues that arose when GMM was combined with the Thole model.
Also, the functional forms of the electric interactions resulting from the GMM multipoles makes it less appealing for force field purposes.
Abstract (fin): Molekyylidynamiikkasimulaatiot (MD) ovat nykyään laajalti käytössä biomolekyylien mallintamisessa, koska ne pystyvät antamaan tietoa niistä biologisten systeemien ominaisuuksista, joita on hankala tutkia kokeellisesti.
Laskentakapasiteetin kasvaminen on mahdollistanut yhä monimutkaisempien systeemien simuloimisen, mutta myös luonut sekä tilaisuuden että tarpeen simulaatioiden perustana olevien voimakenttien kehittämiseen.

Tällä hetkellä sähköisiä vuorovaikutuksia mallinnetaan käytetyimmissä MD-voimakentissä pistevarauksilla.
Nämä pistevaraukset eivät kuitenkaan pysty kuvaamaan oikein varausjakauman riippuvuutta systeemin tilasta, eivätkä ne pysty reagoimaan molekyylien liikkeestä johtuvaan sähkökentän vaihteluun.
Tämä voitaisiin saavuttaa lisäämällä voimakenttään erillinen kuvaus polarisoituvuudelle.

Tässä työssä on tutkittu miten polarisoituvan voimakentän sähköiset vuorovaikutukset tulisi parametrisoida.
Tutkimuksessa yhdistettiin kolme erilaista menetelmää sovittaa pistevarauksia, MK, CHELPG ja RESP, ja kaksi multipolialgoritmia, DMA ja GMM, molekyylien polarisaatioita kuvaavaan Tholen malliin.
Tämä tehtiin, jotta molekyylin sisäisen polarisoituvuuden osuus voitaisiin poistaa varausten/multipolien sovitusprosessista, ja nämä sähköiset termit esittää voimakentässä erikseen.

MK ja RESP todettiin sopivimmiksi menetelmiksi voimakenttien parametrisointiin.
Ne tarjoavat hyvän kompromissin tarkkuuden ja tehokkuuden välillä, ja ovat suhteellisen helppoja soveltaa voimakenttiin.
Yllättävä tulos oli se, että hyvin korkean asteen DMA-multipoleja tarvittiin, jotta päästiin näiden varausmenetelmien kanssa samaan tarkkuuteen.
GMMn -soveltuvuuden parametrisointiin vaarantavat suppenemisongelmat, joita kohdattiin kun GMM yhdistettiin Tholen malliin.
Lisäksi GMM-multipolien sähköisten vuorovaikutuksien funktionaaliset muodot ovat hankalia voimakenttäsovelluksen kannalta.
ED:2011-09-22
INSSI record number: 42799
+ add basket
« previous | next »
INSSI