刚体高度约束分子动力学的计算方法：二维拉胀蛋白晶体的粗粒化模拟
软凝聚态物质
2020-06-23 v4 介观与纳米尺度物理
混沌动力学
化学物理
计算物理
摘要
基于蛋白质的超材料数量日益增长，这要求可靠且高效的理论与计算方法来研究其可能展现的物理化学性质。为此，我们开发了一种基于分子动力学（MD）的模拟策略，用以处理二维拉胀蛋白晶体的几何自由度。该模型由不可穿透的刚性方块通过无质量刚性杆连接而成的网络构成。我们的MD方法扩展了著名的SHAKE与RATTLE协议，以纳入高度非线性的完整约束与非完整约束，重点在于各向异性刚体之间的碰撞检测与响应。所提出的方法能够以合理较大的时间步长模拟长时间动力学。从模拟中提取的数据可用于表征蛋白亚基所呈现的动力学关联，其显示出跨越阵列的持续运动相互依赖。另一方面，非完整约束（亚基间碰撞）增加了网络中非均匀变形的数量，从而使其偏离各向同性响应。我们的工作提供了蛋白晶体动力学的首个长时间尺度模拟，并揭示了这些材料所具有的令人瞩目的力学特性。
引用
@article{arxiv.1711.11574,
title = {Computational method for highly-constrained molecular dynamics of rigid bodies: coarse-grained simulation of auxetic two-dimensional protein crystals},
author = {J. A. Campos Gonzalez Angulo and G. Wiesehan and R. F. Ribeiro and J. Yuen-Zhou},
journal= {arXiv preprint arXiv:1711.11574},
year = {2020}
}
备注
13 pages, 12 figures