Конкурс научных работ 2015 года

Молекулярная динамика. Практические занятия
Учебное пособие, НГУ, 2015

А.В Ким, Н.Н. Медведев

Молекулярная динамика. Практические занятия: учеб. пособие, А.В. Ким, Н.Н. Медведев; Новосиб.гос. ун-т. – Новосибирск: РИЦ НГУ, 2015. – 109 с.

Данное учебное пособие относится к спецкурсу «Молекулярная динамика», читаемому для магистрантов на кафедре химической и биологической физики физического факультета НГУ. Оно помогает выполнению практических заданий, которые являются существенной частью этого курса.

В пособии описано восемь заданий, каждое из которых соответствует своему разделу курса лекций, и представляет решение отдельной физической задачи. Задания рассматриваются в порядке усложнения, начиная с методических вопросов, с моделирования одноатомных систем, и заканчивая рассмотрением молекулы белка, с использованием современных инструментов анализа. В каждом задании имеется краткое введение в решаемую физическую проблему, сформулированы вопросы, на которые необходимо получить ответ в ходе выполнения работы, приведены необходимые указания, облегчающие работу.

На примере моделирования жидкого аргона студенты знакомятся с основными параметрами моделирования, проводят тестирование шага интегрирования, рассматривают различные термодинамические ансамбли. Более сложной работой является моделирование воды. Здесь обсуждаются разные варианты описания взаимодействия между молекулами воды, изучается аномалия плотности воды от температуры, моделируется процесс смешивания воды со спиртом, анализируются водородные связи, обсуждается их электростатическая природа. С особенностями моделирования молекулярных систем студенты знакомятся на примере жидкого циклогексана, гексана и его изомеров. Для анализа их структуры рассчитываются полноатомные и парциальные функции радиального распределения, обсуждается проявление различных конформаций молекул. Наконец, в последнем задании подробно описана цепочка последовательных действий, которые необходимо осуществить для создания молекулярно-динамической модели белка и её последующего анализа.

Для моделирования используется известный пакет классической молекулярной динамики Gromacs. Освоение пакета происходит постепенно. По мере выполнения заданий, студенты, шаг за шагом, осваивают новые возможности пакета.

Практикум предназначен как для студентов, так и для научных сотрудников, для всех, кто хотел бы начать использовать метод молекулярной динамики в своей работе. Существует интернет-версия данного пособия на сайте физического факультета НГУ, где каждое задание можно скачать и работать с ним на своем компьютере. http://www.phys.nsu.ru/md/.