利用SAPT方法建立團基粗粒化模型並分析與預測分子間作用力

Abstract

先前透過量子化學計算方法，建立出常見官能基二聚體的數據庫，但隨著分子系統越大計算也會越複雜，且需要的計算資源也會越來越高，因此我們實驗室的數據庫停留在10-20個重原子之間，然而自然界中的分子系統通常都屬於大分子，並不是目前的CPU-based可以應付的，所以需要架構出一種模型去預測更大的大分子系統，便進一步去了解相互作用如何得來的。 我們對八種常見的官能基二聚體的鍵結模式和相互作用力進行量子化學的研究，包括烷類-烯-炔類(AAA group)、醇-醛-酮類(AAK group)、羧酸-酰胺(CAA group)。我們為了得到這些官能基相互作用新的物理見解，使用基於對稱適應微擾理論(SAPT)進行了一系列的分解計算，我們進一步提出了基於特定官能基中化學可辨識團基的團基相互作用模型，我們希望這些模型可用於預測較大的分子系統的相互作用能，並透過預測出來的結果去構建粗粒化的力場。 我們使用PSI4軟體裡的SAPT方法，將相互作用分解成四個不同物理意義的作用力，分別是靜電能、誘導能、交換能與色散能，透過這些能量去分析分子間作用力的吸引力和排斥力是如何對分子二聚體的穩定性造成影響。我們希望透過此模型比SAPT分析更仔細的去探討這四項能量分別是由哪些分子中的團基相互作用而來的，並探討Dimer與Bimer相互作用的不同。從上述八類官能基，由炭數小的分子出發，去找出構成相互作用的規則，並最終能應用於預測大分子系統的相互作用能。