ナノスケールの非定常流を記述する流体力学の統計力学的検証

描述纳米级非定常流动的流体力学统计力学验证

基本信息

批准号：
17740260
负责人：
奥村久士
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Nagoya University (2006-2007)Institute for Molecular Science (2005)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

私はマルチバーリック・マルチサーマル分子動力学法を開発した。この方法は自由エネルギー極小値に引っかかることなく、従来の定温定圧法より広い範囲の構造空間をサンプルできる。マルチバーリック・マルチサーマル分子動力学法を水中のアラニンジペプチドに適用した。これまで分子シミュレーションでは各状態間の部分モルエンタルピー差、部分モル体積差を計算することはできなかったが、私はマルチバーリック・マルチサーマル法を用いて構造の温度・圧力依存性を調べることによりこれを可能にした。その結果はラマン散乱実験の結果と良く一致した。またカノニカルアンサンブル、定温定圧アンサンブルにおける剛体分子のシンプレクティック分子動力学法を開発した。このシンプレクティック分子動力学法を用いるとハミルトニアンに近い保存量が存在する。そのため従来の非シンプレクティック解法よりも安定にシミュレーションをおこなうことができる。さらに分子動力学法と流体力学計算の比較もおこなった。小さい系では密度などいくつかの物理量については両者が一致しないことをみつけた。こうして流体力学計算が有効な大きさの系から流体力学計算が破綻する系まで系統的に調べ、流体力学が適用できる大きさの限界を明らかにした。

我开发了一种多透明的多热分子动力学方法。此方法允许在不被捕获的最小值的情况下，允许样品结构空间范围更大。多晶多裂料分子动力学方法应用于水中的丙氨酸二肽。到目前为止，分子模拟尚未能够计算状态之间的部分摩尔焓差和部分摩尔体积差异，但是我已经通过使用多硫化多种多基因方法来检查结构的温度和压力依赖性。结果与拉曼散射实验的结果非常吻合。我们还开发了一种符号分子动力学方法，用于在规范合奏和恒温压力集合中的刚性分子。使用这种符号分子动力学方法，有一个与哈密顿量相似的保守量。因此，模拟可以比常规的非糖解决方案更稳定。此外，进行了分子动力学方法和流体动力学计算的比较。我们发现，在小型系统中，两者与某些物理量（例如密度）不匹配。这样，我们系统地研究了从有效尺寸的系统到具有流体动力学计算失败的流体动力学计算系统的所有内容，并阐明了可以应用流体动力学的大小的限制。

项目成果

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Explicit symplectic integrators of molecular dynamics algorithms for rigid-body molecules in the canonical, isobaric-isothermal, and related ensembles

DOI：
10.1063/1.2434972
发表时间：
2007-02-28
期刊：
JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS
影响因子：
4.4
作者：
Okumura, Hisashi;Itoh, Satoru G.;Okamoto, Yuko
通讯作者：
Okamoto, Yuko

Equation of state and structural properties of the Weeks-Chandler-Andersen fluid

Weeks-Chandler-Andersen 流体的状态方程和结构特性

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
J. Chem. Phys. 124
影响因子：
0
作者：
D.M.Heyes;H.Okumura
通讯作者：
H.Okumura

Multibaric-multithermal ensemble molecular dynamics simulations

DOI：
10.1002/jcc.20351
发表时间：
2006-02-01
期刊：
JOURNAL OF COMPUTATIONAL CHEMISTRY
影响因子：
3
作者：
Okumura, H;Okamoto, Y
通讯作者：
Okamoto, Y

Generalized-ensemble algorithms for molecular dynamics simulations

DOI：
10.1080/08927020601096812
发表时间：
2007-01
期刊：
Molecular Simulation
影响因子：
2.1
作者：
S. Itoh;H. Okumura;Y. Okamoto
通讯作者：
S. Itoh;H. Okumura;Y. Okamoto

Multibaric-multithermal molecular dynamics simulation: Generalized Nose-Poincare-Andersen method

多元气压-多热分子动力学模拟：广义 Nose-Poincare-Andersen 方法

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
Mol. Sim. 33
影响因子：
0
作者：
M. Mine;M. Okumura;T. Sunaga;and Y. Yamanaka;H. Okumura and Y. Okamoto;H. Okumura and Y. Okamoto
通讯作者：
H. Okumura and Y. Okamoto