结构I型氙水合物的分子动力学研究

采用分子动力学模拟研究了包含368个水分子内部有22个氙气分子的晶胞构成的氙水合物系统. 模拟中水分子和水分子之间采用TIP4P势, 氙-氙分子之间及水-氙分子之间采用Lennard-Jones势. 得到在势能曲线上75.0~100 K的范围内有一个平台和局部极小的特征. 通过分析异常热容、声子态密度和径向分布函数, 预测在该温度范围内存在一个二阶玻璃化相变.     

美科学家发现新的氢键

氢，这种最简单的元素，可能仍会给人以惊奇。研究人员现在已经发现了一种新的氢键——属于不同分子的二个氢原子之间的吸引。“这是一种新型的分子间相互吸引．”耶鲁大学的化学家罗伯特·克拉布特里（RobortH．Crabtree）说。传统的氢键早为人们所熟知。例如，在水分子中，一个水分子中的氢原子与另一个分子中的氧原子相连便叫氢键。在水分子内，一个氧原子与二个氢原子以共价键的形式相吸引，氢呈正电荷，氧带负电荷，于是便形成了氢键。克拉布特里和他的同事们已发现，在某些分子中，氢原于具有不同的电荷。例如．在硼烷胺（H3BNH3）…     

偶极子势模拟水溶液对酪氨酸电子结构的影响

为了更可靠地得到水溶液中蛋白质分子的电子结构,有必要构建水溶液对蛋白质分子电子结构的等效势,这个等效势必须简单、易用.通过第一性原理、全电子、从头计算,构造了水溶液对酪氨酸(Tyr)电子结构的等效势.工作分为三步:(1)用"自由团簇计算法"计算一个含酪氨酸和水分子的系统的能量最低时的空间结构;(2)基于第一步的空间结构,用"团簇埋入自洽计算法"计算酪氨酸在以水分子为外势条件下的电子结构;(3)用"团簇埋入自洽计算法"计算酪氨酸在用偶极子势代替水分子势条件下的电子结构.结果显示,由于水溶液的存在,酪氨酸电子结构的两个能级平均降低了约0.0158 Ry,其他6个能级平均上升约0.0302 Ry;水溶液对酪氨酸电子结构的影响可以很好地被偶极子势模拟.     

双原子分子中一个电子所受到的作用势的探讨

探讨了分子中一个电子所受到的作用势，并在自旋限制Hartree-Fock分子轨道理论框架下，利用MELD从头计算程序以及自编程序计算出该作用势，并使用MATLAB展示出其三维立体图像，对HF，HCl，HBr，LiF，LiCl和LiBr等双原子分子中一个电子所受到的作用势进行了系统的研究，从三维立体图像，可以清楚直观地展示出在分子中一个电子受到的作用势的变化情况，可加深对分子中电子运动和化学成键的理解。     

水溶液势对丙氨酸电子结构影响的模拟

使用基于密度泛涵理论的第一性原理计算方法, 模拟了水溶液对丙氨酸电子结构的影响并构造了偶极子等效势. 计算过程分为三步: 首先用“自由团簇计算法”计算了丙氨酸和水分子系统总能量最低的几何位形; 然后基于这一位形, 再由“团簇埋入自洽计算法”得到了水分子外势下丙氨酸的电子结构; 最后用偶极子代替水分子, 并重新计算了丙氨酸的电子结构. 在第三步工作中通过调节偶极子使得丙氨酸电子结构与第二步中水分子外势下的电子结构尽可能地接近. 计算结果表明, 水溶液对丙氨酸电子结构的影响主要是使来自甲基的电子态升高了约0.14 Ry, 使其余各电子态升高了约0.059 Ry, 并使费米面上能隙变宽25%. 偶极子势较好地模拟了水溶液对丙氨酸电子结构的影响. 这将会有效地减少以后的计算量.     

核合成的氙同位素记录及早期太阳系

本文采用逐步加热法测定了阿伦德(C3V)碳质球粒陨石中两个硫化铁单矿物样品的氙同位素丰度,其中一个样品中利用~(130)Te(n,γ,2β~-)~(131r)Xe核反应形成了一定量的示踪氙同位素以监测样品气体的释放.硫化铁在950℃熔化时,释放出大量的地球型氙Xe-T。示踪同位素~(131r)Xe与地球型氙Xe-T同时在这一温度释放,这证实了阿伦德碳质球粒陨石形成时摄取的氙确是地球型氙。地球型氙还出现于地球与火星的大气中、太阳上以及各类陨石的硫化物相中。这些结果意味着地球型氙处于原行星星云的中心富硫铁区域,它们向太阳系形成的主流假说提出了挑战。行星系统形成于不均一的超新星碎片的模式可以解释:(1)大尺度元素和同位素不均一性及短半衰期放射性同位素的衰变子体(如~(26)Al,~(107)Pd及~(129)I);(2)陨石中另外几个元素的镜像(+和-)同位素异常;(3)目前已经证实的另一个行星系统——围绕脉冲星PSR1257+12沿轨道运行的3颗行星。     

原子-键电负性均衡方法融合进分子力场(ABEEM/MM)应用于蛋白质BPTI水溶液的分子动力学模拟

利用ABEEM/MM浮动电荷模型对蛋白质BPTI分子的水溶液进行了分子动力学模拟, 验证了模拟参数(包括ABEEM参数和力场参数)的正确性以及可转移性. 结果表明, 对蛋白质BPTI水溶液模拟所得的蛋白质中各类非氢原子的位置与实验晶体结构相比的均方根位移偏差较小, 即模拟所得的BPTI结构与实验晶体结构具有较好的一致性; 计算得到的径向分布函数表明, ABEEM/MM模型很好地体现了蛋白质和周围水分子的静电极化, 并且溶质与溶剂之间强烈的氢键作用使溶液中BPTI分子的体积变大.     

O_2-水溶液的分子动力学模拟

小的非极性分子在水溶液中的行为对非极性分子水溶液化学性质的研究十分重要,它们在涉及到蛋白质,胶束,及膜等复杂体系的疏水效应的研究中可作为简单而又方便的模型.N_2水溶液的Monte Carlo模拟和He,Ne,Xe等水溶液的分子动力学(MD)模拟研究都表明,小的非极性溶质对液态水有结构促进(Structure promoting)作用.另一方面,对柔性的水分子进行的液态水分子动力学模拟表明,周围环境对水分子本身结构有很大影响,这种影响反映了环境的作用.对非极性小分子水溶液的进一步研究应该在考虑溶质对液态结     

关于水的5个问题

1.为什么水呈液态? 如果水仅由互不相关并且随机冲撞的简单分子H_2O所组成,那么水在常温常压下应该呈气态,然而水却是呈液态的。这是因为氢键在起作用。两串氢键分别将两个氢原子和一个氧原子结合起来,组成一个水分子。此时,由两个氢原子和一个氧原子组成的水分子与呈气态的氢和氧相比,自由程度减小。在这些分子还没有呈液态前,氢键     

日本再现宇宙中水的诞生

太阳系诞生前，宇宙中就形成了由含有氢、氧、氮等元素的气体和尘埃高密度聚集而成的分子云，然而最初分子云内并不存在水分子，水是如何形成的一直是个疑问。     

甲醇为探针研究活性光系统Ⅱ次级电子给体TyrZ与底物水分子作用机制

光系统Ⅱ（PSⅡ）次级电子给体TyrZ担负调控原初电荷分离和水的催化氧化功能. 目前有两类TyrZ调控机理模型被提出: 一类是TyrZ通过与底物水分子直接作用调控水氧化; 另一类是TyrZ处于疏水环境中, 不与底物水分子直接作用, 而是借助与His190之间氢键强度的变化调控水氧化. 本文利用低温电子顺磁共振技术研究与水分子类似的甲醇分子对活性PSⅡ中TyrZ氧化还原特性的影响, 发现当Mn簇处于S2和S0态时, 甲醇分子的存在能够明显促进TyrZ的低温氧化和TyrZ•的低温还原. 理论计算显示: (1)当甲醇分子与Tyr直接作用时会导致Tyr氧化变难; (2)伴随环境极性降低, Tyr的氧化变得容易. 综合这些结果, 我们推测在活性PSⅡ中甲醇分子不与TyrZ直接作用, 甲醇对TyrZ的低温氧化及TyrZ•的低温还原的促进作用可能是由于甲醇分子替换PSⅡ内部的水分子, 降低了TyrZ-His190周围环境的极性, 使TyrZ与His190之间的氢键强度增加所致. 鉴于甲醇分子与水的类似性, 以上结果支持我们最近提出的活性PSⅡ中TyrZ不与水分子直接作用的观点.     

水为什么以神奇的方式运动?

据美国2位理论化学学家研究发现,我们所拥有的水要比我们亲眼所见的多得多。液体的个别分子并非简单地随意地互相拥撞着,而是被组合而形成8个分子单元的微小立方体和4个分子单元的环。这8单元的立方体和4单元的环被连续成了链条和网络。美国洛杉矶南加利福尼亚大学的2位化学家本森·悉尼(Sydney Benson)和赛伯特·埃莉诺(EleanorSiebert)运用实验数据对冰和气相水分子对进行研究由此建立了一个液态水分子的理论模型。他们所发现并提出的这个微观结构有助于解释水的一些异乎寻常     

利用富勒烯笼制造出可控进出的单水分子封闭容器

中国科学院化学研究所北京分子科学国家试验室(筹)甘良兵研究组与德国Karlsruhe技术研究院Wim Klopper研究组合作,以富勒烯为瓶体,以一种磷酸盐为瓶盖,设计出一种可装入一个水分子的封闭容器.通过控制附着在富勒烯孔边缘的磷酸盐,可作为开关使水分     

PandaX实验介绍和进展

Panda X是一个利用惰性元素"氙"作为探测介质进行粒子及天体物理稀有事件探测的大型实验装置.Panda X的一期和二期实验主要利用"二相型氙"时间投影室技术来进行弱相互作用暗物质粒子的直接探测.其中一期实验使用了120 kg氙,目标是在低质量暗物质区域检验以往其他实验所发现的疑似信号.一期实验的结果不支持这些疑似信号,并对10 Ge V/c2以下质量的暗物质性质给出了严格的限制.二期实验升级后的探测器使用了500 kg的氙.二期实验目前正在进行调试和试运行,它将在2015年末正式开始数据采集.Panda X第三期实验将采用高压的富氙-136(90%富集度)气体探测器进行无中微子双贝塔衰变探测,以研究中微子的本质.三期实验正在进行概念设计和原型测试.     

科学与艺术思维方式比较研究

事物的发展似乎总是经历着否定之否定过程．在古希腊时代，科学与艺术曾融合于一体；到了近代工业化社会，科学与艺术之间逐渐产生了隔阂；在现代信息社会中，随着电视媒体的普及和Internet技术的发展，全球化信息传播的方式发生了革命性的变化，科学家与艺术家相互间有了更多思想交流的新渠道，科学活动与艺术活动再度彼此靠近，大有相互融合之势．     

分子动力学模拟亲水性纳米窄缝中的聚乙烯分子

采用分子动力学模拟了两亲水性壁面间的聚乙烯分子水溶液. 壁面间距(1.26~ 3.15 nm)与聚乙烯分子的特征尺寸相当, 随间距减小可以观察到聚乙烯分子构象从三维结构向二维结构的转变. 同非受限状态相比, 强受限情况下, 化学键取向呈规则变化, 亚甲基分层排布且沿垂直于壁面方向上的扩散运动显著降低. 从热力学角度看, 水分子运动空间增大对聚乙烯分子的构象熵减小做出补偿, 以使体系自由能降低.     

夸克势模型与中子物质的状态方程

中子是由三个夸克udd组成的一个集团,因此可以把核理论中处理集团模型的方法——共振群方法用来研究核子-核子的相互作用。把夸克之间的单胶子交换相互作用加上唯象引入的禁闭势与共振群方法相结合,就是夸克势模型。该模型成功地解释了核子-核子之间的短程排斥势,这是它的成功之处。根据这个模型的计算结果,与中子-中子之间的短程排斥相对应的中子硬球半径为0.45fm。因此在计算高密度中子物质的状态方程时必须考虑到这个     

计算氢分子间电子相关能的理论方法

计算某种相对取向下的两个氢分子之间的相互作用能,如果只是确定平衡点的位置和势阱深度,可以选用从头计算法中精度较高的理论,在估计位置附近算几个点即可.若要进一步研究体系的状态方程,则必须计算数百个点,以便得到全程的相互作用势曲线.此种情况下,以自洽场计算结果为基础,进一步考虑电子相关能及色散能是一个很好的途径.本文提出了一种计算氢分子间电子相关能的理论方法。     

甘氨酸-水杨醛席夫碱和邻菲咯啉混合铜(Ⅱ)配合物与牛血清白蛋白相互作用热力学行为

在模拟人体生理条件下,采用荧光光谱、紫外光谱、圆二色谱和分子模拟等多种技术和方法,研究了甘氨酸-水杨醛席夫碱和邻菲咯啉混合铜(Ⅱ)配合物(Cu GP)与牛血清白蛋白(BSA)相互作用的热力学行为.荧光光谱和紫外光谱分析表明,Cu GP与BSA之间的猝灭机制为复杂的混合猝灭机制.通过所获取的相互作用热力学参数,可以发现Cu GP与BSA的相互作用是一个吉布斯自由能降低的自发过程,猝灭过程的活化能为8.61 k J/mol,二者之间的主要作用力为静电相互作用力.圆二色谱的分析发现Cu GP与BSA的结合会导致蛋白结构发生破坏,其?-螺旋含量减少,无归卷曲含量升高.分子模拟研究发现Cu GP结合在BSA的Site?位点,与BSA发光残基TRP213,TYR156,TYR340和TYR451之间距离小于5?.     

疏水性:水的两面性

水和油不能相溶:疏水性这个词一般用来形容一些物质如油与水不能相溶。虽然看起来好像是水排斥油,但实际上水和油的分开并不是因为水和油分子之间互相排斥,而主要是因为水分子之间的氢键。每个