一种求解含极化力场泊松-玻尔兹曼方程的边界积分方法
计算物理
2018-10-10 v1
摘要
隐式溶剂模型被广泛用于研究溶解生物分子的静电性质，其参数由力场给出。标准力场以点电荷处理电荷分布，然而另一些力场通过考虑极化性提供了更真实的描述。本文中，我们在边界积分泊松-玻尔兹曼求解器\texttt{PyGBe}中实现了极化与多极力场AMOEBA。其他研究者的前期工作将AMOEBA与有限差分求解器APBS耦合，但难以将多极电荷描述有效转移到网格上。边界积分公式解析地处理电荷分布，规避了此类局限。我们给出了软件的验证与确认结果，与APBS上的实现进行比较，并评估了AMOEBA与经典点电荷力场在泊松-玻尔兹曼求解器中的效率。我们发现边界积分方法在CPU上表现与体积法相近，但移植到GPU后有明显加速。此外，采用边界元法时，正确求解静电势所需的网格密度对标准点电荷与多极力场相同。最后，我们看到极化性在考虑协同效应（例如结合能计算）方面起着重要作用。
引用
@article{arxiv.1810.03698,
title = {A boundary-integral approach for the Poisson-Boltzmann equation with polarizable force fields},
author = {Christopher D. Cooper},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.03698},
year = {2018}
}