Modele eau

Le modèle TIP4P [1] est un potentiel d`interaction planaire rigide à quatre sites pour l`eau, ayant une géométrie similaire au modèle Bernal et Fowler, qui a été proposé en 1933. Le moment dipolaire déterminé expérimental d`une molécule d`eau dans la phase gazeuse est D. Le moment dipôle d`une molécule d`eau individuelle calculée avec l`un de ces modèles simples est significativement plus élevé. Par exemple, le moment dipôle dans SPC est D et en TIP4P il est D. Ces valeurs sont plus proches du moment dipolaire efficace de l`eau liquide, qui est approximativement D. Ces modèles sont donc tous des modèles efficaces de champ moyen, pairwise. Les modèles d`eau simples sont généralement modifiés jusqu`à ce que le niveau désiré d`accord entre les expériences sélectionnées et la théorie est atteint. Le modèle d`eau rigide à quatre points TIP4P prolonge le modèle traditionnel à trois points TIP3P en ajoutant un site supplémentaire, généralement sans masse, où la charge associée à l`atome d`oxygène est placée. Ce site M est situé à une distance fixe de l`oxygène le long du bissecteur de l`angle de liaison HOH. Un style d`adhérence harmonique et un style d`angle harmonique ou CHARMM doivent également être utilisés. Notez que tel que proposé initialement, le modèle SPC a été exécuté avec une coupure de 9 Angstrom pour les termes LJ et Coulombic.

Il peut également être utilisé avec des Coulombics à longue portée (Ewald ou PPPM dans LAMMPS), sans modifier aucun des paramètres ci-dessus, bien qu`il devienne un modèle différent dans ce mode d`utilisation. Un modèle TIP4P est exécuté avec LAMMPS à l`aide de cette commande pour un modèle de coupure: lors de l`utilisation de modèles d`eau rigides en dynamique moléculaire, il y a un coût supplémentaire associé à maintenir la structure contrainte, en utilisant des algorithmes de contrainte (bien qu`avec des liaisons des longueurs limitées, il est souvent possible d`augmenter le pas de temps). La plupart des modèles d`eau à quatre sites utilisent la distance OH et l`angle HOH correspondant à celui de la molécule d`eau libre. Une exception est le modèle OPC, sur lequel aucune contrainte de géométrie n`est imposée autre que la symétrie moléculaire fondamentale C2v de la molécule d`eau. Au lieu de cela, les charges ponctuelles et leurs positions sont optimisées pour décrire au mieux les électrostatics de la molécule d`eau. OPC reproduit un ensemble complet de propriétés en vrac plus précisément que les modèles d`eau rigides n-site couramment utilisés. Le modèle OPC est implémenté dans le champ de force AMBER. où μ est le moment dipolaire électrique de la molécule d`eau effectivement polarisée (2,35 D pour le modèle SPC/E), μ0 est le moment dipolaire d`une molécule d`eau isolée (1,85 D de l`expérience), et αi est une constante de polarisabilité isotrope, avec une valeur de 6960160800000000000 1.608 × 10 − 40 F · m2. Étant donné que les charges dans le modèle sont constantes, cette correction se traduit simplement par l`ajout de 1,25 kcal/mol (5,22 kJ/mol) à l`énergie totale. Le modèle SPC/E donne une meilleure densité et une plus forte constante de diffusion que le modèle SPC. Le modèle TIP4P se compose d`un site de Lennard-Jones pour l`atome d`oxygène, et de trois sites de charge.

Dans les modèles d`interaction-site couramment utilisés (SPC, TIP3P et TIP4P), une géométrie rigide est adoptée, et l`interaction entre eux est calculée par la sommation pairwise. Ces modèles utilisent généralement trois à cinq sites d`interaction. Les changements internes dans la conformation flexible de l`eau sont souvent considérés comme trop encombrants pour les études de simulation informatique. Le modèle d`eau flexible simple point-charge (ou modèle flexible d`eau SPC) est une reparamétrilisation du modèle d`eau SPC à trois sites. 11 [12] le modèle SPC est rigide, tandis que le modèle flexible SPC est flexible.