1 / 14

Aplikace molekulárního modelování ve strukturní analýze. Petr Kovář

Aplikace molekulárního modelování ve strukturní analýze. Petr Kovář. Motivace. Vlastnosti molekul a krystalů (stabilita, mechanické vlastnosti, hustota, IR spektra, RTG spektra) souvisí se strukturou. → potřeba algoritmů a programů, které budou schopny v rozumném čase spočíst strukturu látky

wilma
Download Presentation

Aplikace molekulárního modelování ve strukturní analýze. Petr Kovář

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Aplikace molekulárního modelování ve strukturní analýze.Petr Kovář

  2. Motivace Vlastnosti molekul a krystalů (stabilita, mechanické vlastnosti, hustota, IR spektra, RTG spektra) souvisí se strukturou. → potřeba algoritmů a programů, které budou schopny v rozumném čase spočíst strukturu látky Možnosti řešení struktury: r-poloha elektronů, R-poloha jader Neřešitelné pro velké systémy – výpočty elektronů se vynechají uváží se pouze pohyb jader a zavede se mechanický popis.

  3. Energie popsána pomocí empirických silových polí: množina nafitovaných parametrů a funkčních výrazů pro daný typ systému. • Molekulární mechanika:optimalizace geometrie systému odpovídající minimu potenciální energie

  4. Geometrická optimalizace-minimalizace potenciální energieglobální x lokální minimum E

  5. Molekulární dynamika- aplikace klasických Newtonových pohybových rovnic na systém interagujících atomů, kde energie je popsána pomocí empirických silových polí- umožňuje zavést kontrolu tlaku a teploty do řešení problémurozšiřuje použití molekulárních simulací na studium dynamických dějů (sorpce, difůze, fázové přechody)- 3 typy termodynamických souborů (NPT, NVT, NVE)

  6. - struktury a vlastnosti polymerů -struktury farmaceutických produktů a vlastnosti potenciálních léčiv - biologické membrány a jejich vlastnosti - energetické materiály - hybridní nanomateriály(interkaláty) → pochopení mezi strukturou a vlastnostmi zkoumaných systémů a predikce vlastností dalších materiálů Co všechno se dá modelovat?

  7. Využití interkalátů • Změna vodivosti, změna charakteru vodivosti interkalací: iontové vodiče, vodiče s kovovou vodivostí ve dvou dimenzích, supravodiče s vyšší teplotou přechodu do supravodivého stavu…….. • Změna optických vlastností: opticky aktivní organické molekuly mění optické vlastnosti v krystalovém poli hostitele (funkční jednotky pro optoelektroniku)… • Změna biologické aktivity organických molekul, pomalé uvolňování těchto molekul v organismu: vývoj léčiv…. • Zvýšení sorpčních schopností: sorbenty, léčiva • Zlepšení mechanických a tepelných vlastností: interkalací polymerních řetězců do vrstevnatých silikátů - kompozitní materiál pevnější a tepelně odolnější, méně hořlavý než klasicky tvrzené polymery, konstrukční materiál ve strojírenství……..

  8. Interkalace uhlíkatých řetězců do vrstevnatých silikátů Oktadecylamin CH3(CH 2)17NH2 Výsledek : Nanokompozit polymer - silikát Konstrukční materiál, který má lepší mechanické a tepelné vlastnosti než klasicky tvrzené polymery

  9. Fázové přechody v krystalech tuků Farmaceutický a potravinářský průmysl, kosmetika … Triacylglyceridy (TAGs) Konformace: b) chair (židlička) a) tuning fork (ladička) Polymorfismus Vrstevnaté krystalové struktury srůzným uspořádání a posunem vrstev v závislosti namolekulární konformaci, délka řetězce… problémy v potravinářství (čokoláda – tukový květ – bílý povrch), kosmetika ... Kakaové máslo:směs 30 typů TAGs 6 fází: α, (V), β(VI), β’, β”, γ Bílý povrch z kakaového másla pochází z fázových přechodů a β(V)  β (VI)

  10. Wyoming + MB 100% CEC – pohled z boku Sublimační energie pro Wyoming nemá lokální energetické minimum v závislosti na koncentraci →výměna Na+ může být až ze 100 %. Všechny koncentrace vykazují paralelní uspořádání vůči vrstvě Srovnání fluorescence MB pro Wyoming a Cheto při různých koncentracích: II-nízká, VI-vysoká Cheto + MB 100% CEC– pohled z boku Cheto–upřednostňovaná menší koncentrace 14 %, 43% CEC(1–3 MB na vrstvu). Navíc větší koncentrace vede k různě skloněnému uspořádání a zhášení fluorescence. Optické vlastnosti x struktura (methylene blue na silikátu)

  11. Simulace difúze organických molekul lipidovou membránouAplikace : difúze léčiva buněčnou membránou • 128 molekul fosfolipidů, pyren a voda • studium vlivu pyrenu na dynamiku a strukturu • lipidové membrány při různých teplotách v okolí fázového přechodu DPPC ( 314,15 K) • různé koncentrace pyrenu v membráně

  12. 1-amino-2,4,6-trinitrobenzene, ozn. TNA 2,4,6,8,10,12-hexanitro-2,4,6,8,10,12-hexaazatetracyclo [5.5.0.05,9.03,11] dodecane, ozn. HNIW E N E R G E T I C K É MAT E R I ÁLY (1) (1)

More Related