基于随 MM 子系统尺寸线性标度的静电势拟合原子电荷的静电嵌入 QM/MM 的能量、梯度与 Hessian 解析式
化学物理
2020-11-20 v2 生物物理
摘要
静电势拟合方法（ESPF）是一种定义原子电荷的有力方式，其从量子密度矩阵导出，以在外部静电势存在下复现量子力学电荷分布。这些电荷可用于哈密顿量中以定义一种鲁棒且高效的静电嵌入 QM/MM 方法。ESPF QM/MM 的原始公式包含两个主要近似，即忽略网格导数与不守恒总 QM 电荷。在此，我们提出一种新的 ESPF 原子电荷算符，以几乎无额外计算成本解决了这些缺陷。新电荷算符采用原子中心网格，并在与密度矩阵求迹时守恒总电荷。我们给出了能量、梯度和 Hessian 的随 MM 子系统尺寸线性标度的有效且易实现的解析形式。我们表明网格导数与电荷守恒对于保持能量及其导数的平移不变性性质以及原子电荷导数应满足的精确条件是根本的。作为概念验证，我们计算了隐花色素再氧化反应中导致过氧化氢形成的过渡态。最后，我们展示了完整 QM/MM Hessian 的构建随 MM 子系统尺寸线性标度。
引用
@article{arxiv.2010.06542,
title = {Analytic energy, gradient, and hessian of electrostatic embedding QM/MM based on electrostatic potential fitted atomic charges scaling linearly with the MM subsystem size},
author = {Miquel Huix-Rotllant and Nicolas Ferré},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.06542},
year = {2020}
}
备注
12 pages , 4 figures, 3 tables