haku: @keyword molecular dynamics / yhteensä: 19
viite: 3 / 19
| Tekijä: | Himanen, Lauri |
| Työn nimi: | Hybrid Quantum Mechanical and Molecular Mechanical Modeling in Ion-Water Solutions |
| Yhdistetty kvanttimekaaninen ja molekyylimekaaninen mallintaminen vesi-ioniliuoksissa | |
| Julkaisutyyppi: | Diplomityö |
| Julkaisuvuosi: | 2015 |
| Sivut: | 57 + 4 Kieli: eng |
| Koulu/Laitos/Osasto: | Perustieteiden korkeakoulu |
| Oppiaine: | Teknillinen fysiikka (F3005) |
| Valvoja: | Foster, Adam |
| Ohjaaja: | Foster, Adam |
| Elektroninen julkaisu: | http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201506303456 |
| Sijainti: | P1 Ark Aalto 3450 | Arkisto |
| Avainsanat: | QM/MM ion-water solutions hydration layer CP2K DFT molecular dynamics vesi-ioni-liuokset radiaalinen jakaumafunktio solvaattiverho molekyylidynamiikka sähköinen sulauttaminen |
| Tiivistelmä (fin): | Työssä tarkastellaan yhdistetyn kvanttimekaanisen ja molekyylimekaanisen mallintamisen (QM/MM-mallinnus) käyttöä vesi-ioni-liuoksien laskennallisessa simuloinnissa. Simulaatioiden toteuttamiseen liittyvä taustateoria käydään päällisin puolin läpi ja tätä teoriaa sovelletaan käytännön simulaatioissa. Testisimulaatiot toteutetaan CP2K-ohjelmistolla jolle luotiin työn aikana myös oliopohjaisen ohjelmoinnin mukainen käyttöliittymä. QM/MM-mallinnuksen avulla saatuja tuloksia verrataan vastaavaan klassiseen simulaatioon, sekä aikaisempiin kokeellisiin ja laskennallisiin tuloksiin. Kvantitatiivinen vertailu tehdään vertaamalla ensimmäisen solvaattiverhon ominaisuuksia, kuten solvaattiverhon sijaintia, sen sisältämien vesimolekyylien määrää, vesimolekyylien pysyvyyttä verhossa sekä verhossa esiintyviä kahden happiatomin ja ionin määrämiä kulmia. Myös mekaanisen ja sähköisen sulauttamisen eroja QM/MM-mallissa tutkitaan. Kahta biologisesti tärkeää ionia, natriumia ja kaliumia käytetään esimerkkisysteemeinä. Esitellyt menetelmät ovat kuitenkin siirrettävissä myös muiden ionien mallintamiseen tai myös monimutkaisempiin systeemeihin. |
| Tiivistelmä (eng): | The methods needed in order to successfully perform hybrid quantum- and molecular mechanical modeling of ion-water solutions are introduced and tested. The relevant theoretical methods are introduced at a general level and are then employed in realistic simulations of infinitely dilute ion-water solutions. The test simulations are performed with the CP2K simulation software for which a custom object-oriented interface was written. The QM/MM results are compared against equivalent classical simulations and previous experimental and computational results. The quantitative comparison is based on the properties of the first hydration layer, such as position, coordination number, mean residence time and O-Ion-O angular distribution. The possible difference between mechanical and electrical embedding is also examined. Two biologically important ions, sodium and potassium are used as test systems, but the presented methods are transferable to any other ionic fluids or more complex systems. |
| ED: | 2015-08-16 |
INSSI tietueen numero: 51866
+ lisää koriin
INSSI