半胱氨酸在水中输运性质的分子动力学研究

分子动力学模拟是分析系统动态性质的一种重要方法。使用 GROMACS 研究了在 1 bar 压力下，半胱氨酸稀溶液在 SPCE 水中的扩散（一种重要的输运性质）在五个不同温度（288 K、293 K、303 K、313 K、323 K）下的分子动力学模拟。整个模拟采用 OPLS AA 力场参数。所研究的体系由 3 个半胱氨酸分子（摩尔分数 0.003）作为溶质和 1039 个水分子（摩尔分数 0.997）作为溶剂组成。为进行结构分析，研究了溶剂-溶剂与溶质-溶剂分子的五种不同原子组合的径向分布函数（RDFs）。在 RDFs 图中观察到至少两个或更多明显峰，意味着溶剂-溶剂与溶质-溶剂的原子间至少在两个配位壳层内存在相互作用。利用爱因斯坦方程中的均方位移（MSD）确定了溶质与溶剂的自扩散系数。自扩散系数通过 Darken 关系用于计算二元扩散系数。计算所得的自扩散与二元扩散系数值与可得的实验值相比较，在 12% 以内一致。扩散的温度依赖性通过阿伦尼乌斯图展示，并借助这些图计算了扩散的活化能，其与实验结果在 13% 以内一致。