Кимёда компьютер моделлаштириш нима?

12. Avogadro дастуридаги ММ усуллари ва улар орасидаги фарқ нималардан иборат

Avogadro dasturidagi MM usullariga GAFF, Ghemical, MMFF94, MMFF94s, UFF lar kiradi.

13. Эмпирик усулларининг кимёда қўлланилиши

Empirik usullar 2 ga bulinadi 1)Molekulyar mexnika 2) Molekulyar dinamika.

Molekulyar mexanika usuli tajribada aniqlangan ma’lumotlar asosida hisoblashlar olib borilganligi uchun “empirik usullar” deyiladi.

Birinchi molekulyar mexanika tipidagi hisoblashlar Hendrikson (J.B. Hendrickson) tomonidan 1961 va 1964 yillarda sikloalkanlarning (C5 - C8) konformatsiyalarini o‘rganish uchun bajarilgan. Undan keyin, K.B. Viberg (K.B. Wiberg) tomonidan 1965-yilda MM tipidagi hisoblashlar amalga oshirilgan. Keyinchalik bir nechta guruh olimlar tomonidan MM tipidagi hisoblashlar olib borilgan. Ancha mukammal empirik hisoblash usuli ˗ MM1 1973 yilda N.L. Ellinjer (N.L. Allinger) tomonidan taklif qilingan. U yaratgan MM1 usuli ˗ sikloalkanlar hisobi uchun atigi 1-2 daqiqa sarflagan. U 1977-yilda MM1 usulini yanada mukammallashtirgan holda MM2 (uning MMP2 varianti ham yaratilgan), 1989-yilda MM3, 2004-yilda esa MM4 usullarini taklif qildi. Shuning uchun ham empirik hisoblashlar sohasida Ellinjerning o‘rni katta.

Molekulyar mexanika usullari kvant-kimyoviy usullarga nisbatan juda tezkor usul sanaladi. Lekin aniqligi yarim empirik va noempirik usullarnikiga nisbatan past. Dastlabki yaratilgan MM usullari N, O kabi atomlarining bog‘lanmagan elektron juft (BEJ) ta’sirlashuvlari inobatga olinmagan. Vaholanki, kimyoda bog‘lanmagan elektron juft muhim ahamiyat kasb qiladi. Shuni inobatga olgan holda, keying yaratilgan MM usullarida (MM3, MM4), asosan, makromolekulalarni hisoblashga mo‘ljallangan usullarida BEJ ta’siri inobatga olingan. Ayrim MM usullari atom zaryadlari va hosil bo‘lish issiqligini va tebranish spektrlarini (inkrement va modellar asosida) hisoblash imkonini beradi.

Keyingi vaqtlarda MM usulining tezkorligi asosida kvant-kimyo va MM usullari birlashtirgan, gibrid usullar (QM/MM) yaratish ustida izlanishlar olib borilmoqda. Bunga misol qilib Morokumaning ONIOM usulini misol qilib keltirish mumkin.

Molekulyar dinamika molekulalarning aylanma, ilgarilanma va ichki molekulyar (ayrim atomlar yoki guruhlar tebranish) harakatlarini mikrodarajada modellash orqali ma’lum birikmalarning fizikaviy makroxususiyatlarini aniqlash imkonini bermoqda. Makroxususiyatlar ˗ molekulalarning ma’lum vaqt davomida fazodagi harakati natijasida qoldirgan izi, ya’ni trayektoriyasini qayd qilish orqali aniqlanadi. Molekula yoki molekulalar (tizim) harakati molekula(lar) tuzilishiga, muhitga (erituvchi, kristal panjara va b.), modda zichligiga (miqdoriga), harorat va bosim o‘zgarishiga, chegaraviy shartlarga (tanlangan to‘rtburchak yoki sferik katakcha o‘lchamiga) va boshqa omillarga bog‘liq.

Hozirgi paytda biologik makromolekulalarni o‘rganishda MD usullari keng qo‘llanilmoqda. MD usullarida ta’sirlashayotgan biologik sistemalarning energetik sathdagi global minimumini topish makromolekulada mavjud bo‘lgan ko‘plab lokal minimumlar tufayli juda murakkab. Shuning uchun ham tarkibida 1000dan ortiq suv molekulasini, ligand molekulasini va makromolekulani birgalikda qo‘shib hisoblaydigan MD hisoblashlari, asosan, superkompyuterlarda olib boriladi. Masalan, quyidagi oqsil molekulasini. MD usulida o‘rganish uchun 15800ta suv molekulasini tutgan sferik katakcha hosil qilingan.

MD hisoblashlarini AMBER, CHARMM, NAMD, POLY-MD, LAMMPS, LPMD, NEWTON-X, Desmond, Gromacs, ORAC, XMD, Abolone, RedMD, Materials Studio, GROMOS, HyperChem, YASARA va ORCA dasturlarida amalga oshirish mumkin.