量子多体效应对肌红蛋白-配体结合能的重整化
化学物理
2014-04-29 v1 强关联电子
生物物理
摘要
我们对肌红蛋白中配体结合与辨别的电子机制进行了第一性原理原子尺度研究。利用目前最先进的方法之一，即线性标度密度泛函理论（DFT）方法，并结合动力学平均场理论（DMFT）进一步精修局域铁 3d 电子的处理，以考虑电子关联效应。这种方法的组合显式地考虑了 3d 电子的动力学和多参考量子物理（如价态和自旋涨落），同时用密度泛函理论处理了相当大比例的蛋白质（超过 1000 个原子）。计算得到的肌红蛋白复合物的电子结构以及 Fe-O2 键的性质通过与实验光谱观测量对比得到了验证。我们阐明并解决了一个与呼吸过程量子力学描述相关的长期存在的问题，即 DFT 计算预测 O2 和 CO 结合之间存在强烈失衡，过度偏向后者至不符合物理的程度。我们表明，显式地包含由 Hund 耦合机制诱导的多体效应，能够正确预测氧合肌红蛋白和碳氧肌红蛋白具有相近的结合能。
引用
@article{arxiv.1404.5547,
title = {Renormalization of myoglobin-ligand binding energetics by quantum many-body effects},
author = {Cedric Weber and Daniel J. Cole and David D. O'Regan and Mike C. Payne},
journal= {arXiv preprint arXiv:1404.5547},
year = {2014}
}
备注
7 pages, 5 figures. Accepted for publication in the Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (2014). For the published article see http://www.pnas.org/content/early/2014/04/09/1322966111.abstract