[發明專利]預測表面活性劑最佳同分異構體結構的分子動力學方法

在審

• 申請號: 202010444966.X
• 申請日: 2020-05-23
• 公開（公告）號: CN111445958A
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 高斯萌;谷笛;夏坤;袁瑞霞;姜婷婷;江泓
• 申請（專利權）人: 東北石油大學
• 主分類號: G16C10/00
• 分類號: G16C10/00
• 代理公司: 大慶知文知識產權代理有限公司 23115
• 代理人: 張海霞

1.一種預測表面活性劑最佳同分異構體結構的分子動力學方法，其特征在于，包括：

構建表面活性劑和油的單分子結構模型，以獲得真空條件下所述單分子的最佳構象，作為構建多分子聚集模型的基本分子單元；

建立用于模擬計算的單分子力場信息，以獲得用于有機分子計算的GAFF力場；

構建用于模擬表面活性劑在油水界面性質的所述多分子聚集模型；

對所述多分子聚集模型依次進行能量最小化計算和NVT系綜、NPT系綜的分子動力學模擬，以獲得模擬體系平衡狀態下的動態聚集結構；

應用所述GAFF力場對所述動態聚集結構進行平衡相的分子動力學模擬計算，獲得平衡狀態的動力學軌跡；

依據所述動力學軌跡，計算所述表面活性劑不同同分異構體結構的界面張力、界面生成能和界面厚度數值，及獲得所述表面活性劑分子與水分子之間的徑向分布函數圖、統計出氫鍵數量、計算所述表面活性劑分子與所述水分子之間的配位數。

2.根據權利要求1所述的分子動力學方法，其特征在于，構建所述單分子結構模型的方法是：

使用GaussView軟件，構建油分子和所述表面活性劑的不同同分異構體分子的幾何結構，并保存為.mol2格式的坐標文件；

使用Gaussian軟件，在B3LYP/6-31g*水平上對所述幾何結構進行幾何優化計算。

3.根據權利要求1所述的分子動力學方法，其特征在于，建立所述單分子力場信息的方法是：

使用Antechamber程序和.acpype腳本獲得所述表面活性劑不同同分異構體分子的力場信息建立拓撲文件；

使用Gaussian程序計算出所述表面活性劑不同同分異構體分子中原子的resp電荷，將所述力場信息中所述電荷部分信息進行替換，并修改力場中的殘基名稱；

將所述油的分子和所述表面活性劑不同同分異構體分子的原子類型添加至ffnonbonded力場文件中。

4.根據權利要求1所述的分子動力學方法，其特征在于，構建所述多分子聚集模型的方法是：

使用Packmol軟件，根據所述油和水的實驗密度按照相鄰原子距離不低于的原則，采用隨機填充方法將所述單分子結構模型堆積到長方體盒子中；

構建油/表面活性劑/水/表面活性劑/油的雙層界面模型，保存為.gro文件格式。

5.根據權利要求1所述的分子動力學方法，其特征在于，對所述多分子聚集模型進行能量最小化計算的分子動力學模擬方法是：

使用Gromacs程序構建能量極小化計算的第一控制參數文件，即.mdp文件；所述第一控制參數文件中，能量極小化采用最速下降法；截斷計劃采用Verlet方案；計算原子靜電相互作用采用Particle Mesh Ewald(簡稱PME)方法；計算靜電和范德華作用的閾值均為1.0nm；計算范德華作用使用截斷法。

6.根據權利要求1所述的分子動力學方法，其特征在于，對所述多分子聚集模型進行NVT系綜、NPT系綜的分子動力學模擬方法是：

使用Gromacs程序構建NVT系綜的第二控制參數文件，所述第二控制文件中，截斷計劃采用Verlet方案；計算原子靜電相互作用采用Particle Mesh Ewald(簡稱PME)方法；計算靜電和范德華作用的閾值均為1.0nm；計算范德華作用使用截斷法；能量和壓力采用長程色散進行校正；控溫技術采用Velocity-rescale恒溫控制方法，弛豫時間為0.2ps，溫度恒定在300K，模擬時間不低于2ns；

使用Gromacs程序構建NPT系綜的第三控制參數文件，所述第三控制參數文件中，截斷計劃采用Verlet方案；計算原子靜電相互作用采用Particle Mesh Ewald(簡稱PME)方法；計算靜電和范德華作用的閾值均為1.0nm；計算范德華作用使用截斷法；能量和壓力采用長程色散進行校正；控壓技術采用Berendsen恒壓控制方法，弛豫時間為0.5ps；壓力恒定在1bar；模擬總時長不低于2ns。