Supongo que para empezar, trate de encontrar a un ángulo de torsión en un punto 3 de la molécula.
Es lo suficientemente rápido, lo suficientemente preciso?
La verdadera cuestión es ¿por qué hacer un poco de fuerza-campos intra-molecular de los bonos y otros no.
Incluidos los bonos y el ángulo de las fuerzas en el agua de los modelos de hacer su cálculo más caro. Hay clases de flexible campos de fuerza para el agua. Hay incluso más en profundidad campos de fuerza que son polarizables.
¿Por qué no hacemos uso de la más sofisticada forcefield modelos para el agua?
El más sofisticado es el modelo, el más largo de nuestras simulaciones tomar. A menudo, rígido agua modelos son lo suficientemente buenos para determinadas propiedades. Por lo tanto, utilizamos el modelo más simple que nos da la respuesta correcta para la propiedad que estamos buscando. Esto es sólo una buena regla general.
Parámetros
La fuerza de los campos de los parámetros de uso, y las proteínas el uso de un MONTÓN de parámetros. Estos parámetros son a menudo ajuste para un determinado modelo de agua. Por lo tanto, son una especie de pegado mediante ese modelo de agua si está utilizando de que la Fuerza de Campo para la proteína/molécula de soluto.
La complejidad
Como nuestros intereses avanzar hacia más involucrados los cálculos que implican el agua se convierte en importante para incluir un mayor número de efectos tales como la flexibilidad y la polarizabilidad. Esto es cada vez más el caso en el cálculo de Energías Libres, si es la Energía Libre de la hidratación o la Energía Libre de unión de un ligando a una proteína. Otro ejemplo es la modelización de agua supercrítica sólo polarizable modelos que han sido exitosos. Los modelos rígidos tales como SPC/E y TIP3P simplemente no son lo suficientemente buenas para muchas de las propiedades bajo muchas condiciones. Usted puede, por supuesto, fudge parámetros para hacer cualquier cosa que se ajuste a un problema particular, pero la queremos usar generalizable fuerza-campos tanto como sea posible. En este caso, los modelos con mayor número de parámetros (flexible, polarisable) nos dan una mayor precisión para los problemas difíciles.
Carro
Otra razón por la que muchas personas utilizan un modelo más que las otras, debido a sus colegas a utilizar, por lo que usan es porque otras personas lo usan y es probable que no sea cuestionada, ya otras personas lo usan. Esta no es una buena razón para el uso de un determinado modelo! generalmente las primeras personas en utilizar un determinado modelo tenía una razón, solucionó su problema. Sin embargo, a menudo el siguiente carro de los usuarios no lee la fortaleza/debilidad de la modelo, pero en lugar de usar simplemente porque se les ve mucho por aparentemente similares áreas de investigación. Bienvenido a la modelización molecular.
La Mezcla De Reglas
Generalmente los átomos tienen la dispersión y la electrostática términos. En el caso de la dispersión, cuando la fuerza o la energía entre dos átomos se calcula un parámetro único para cada término es necesaria para el cálculo. Toma el bien conocido de Lennard-Jones, por ejemplo
$$U(r_{ij}) = 4 \epsilon_{ij} \left[ \left( \frac{\sigma_{ij}}{r_{ij}}\right)^{12} - \left( \frac{\sigma_{ij}}{r_{ij}}\right)^6 \right]$$
diferentes campos de fuerza pueden tener diferentes valores numéricos para $\epsilon_i$, $\epsilon_j$, $\sigma_i$,$\sigma_j$ pero todos ellos tienen un valor. Usted necesidad de utilizar la mezcla de reglas para tomar las respectivas $i$ e $j$ parámetros y crear una $\epsilon_{ij}$ e $\sigma_{ij}$. Nosotros llamamos a estas mezclando las reglas de una.k.una. la combinación de reglas. Wikipedia listas de varios de los más comunes. https://en.wikipedia.org/wiki/Combining_rules
Por ejemplo, para las de Lorentz-Berthelot
$$\epsilon_{ij} = \sqrt{\epsilon_{i} \epsilon_{j} }$$
y
$$\sigma_{ij} = \frac{\sigma_i + \sigma_j}{2}$$
Finalmente, en SPC y SPC/E los átomos de hidrógeno no tienen Lennard-Jones parámetros. No es raro que los átomos de hidrógeno no tener la dispersión de los parámetros. Esto puede conducir a problemas, ya que la dispersión de los parámetros de mantener el resto de los átomos y partículas de acercarse demasiado.
Para un ejemplo específico de un SPC molécula de agua de interactuar con los iones de Sodio, la electrostática sólo necesita saber que el Oxígeno tiene una carga negativa de la $q_o =−0.82$ y el sodio tiene un cargo de $q_{N_a} =+1$. Un enfoque ingenuo sería tratar esto como un desnudo de la interacción de coulomb, que es sólo
$$ U(r_{ij})^{\rm electrostatic} = k \frac{q_o q_{N_a}} {r_{ij}}$$
donde
$$k = \frac{e^2}{4 \pi \beta}$$
$e$ es la carga de un electrón y $\beta$ es la permitividad y global y el valor de la constante para la simulación.
Un mejor enfoque es el uso de EWALD la suma de la electrostática. Es más complicado, pero el único cargo de los parámetros específicos que necesita saber todavía es $q_o$ e $q_{N_a}$. El resto de parámetros se utiliza para la amortiguación se puede considerar parámetros globales. Nota: también hacer esto para cada uno de los cargos de hidrógeno que interactúan con los iones de Sodio.
Para Lennard-Jones tendría que utilizar la mezcla de reglas para el oxígeno (no hay LJ parámetros para los hidrógenos)
$$\sigma_{(o-N_a)} = \frac{\sigma_o + \sigma_{N_a}}{2}$$
y
$$\epsilon_{(o-N_a)} = \sqrt{\epsilon_o \epsilon_{Na}}$$
luego de hacer el estándar LJ cálculo de la fuerza y / o energía potencial.
