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 расчётов 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» придётся 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 расчёты 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 расчёту некоторого многоатомного раствора, для которого можно эффективно применять метод функционала плотности (МФП), разработанный для простых жидкостей. Это уже трёхмерная функция, что гораздо проще, так как не потребует огромных вычислительных ресурсов и приведёт к резкому сокращению времени расчётов».
Учёные надеются, что результаты исследования дадут толчок к разработке новых программ на основе метода функционала плотности, что позволит активнее решать проблемы, связанные с влиянием растворителя на растворённое вещество. В числе перспективных областей применения таких программ – фарминдустрия и бионанотехнологии.
http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-5468/aad6bf
Релиз подготовлен Натальей Быковой
Пресс-служба ИТЭБ РАН, Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript ,
Пресс-релизы ИТЭБ РАН: http://web.iteb.psn.ru/press-release.htm
На фото Геннадий Николаевич Чуев. Фотография предоставлена Г.Н. Чуевым