حقول القوة والميكانيكا الجزيئية
حقل القوة هو تعبير مُعامل للطاقة الكامنة الجزيئية يسمح للميكانيكا الجزيئية بحساب هياكل وطاقات الأنظمة الكبيرة جدًا دون الحاجة إلى حسابات الكم.
Definition
دالة طاقة كامنة تجريبية، مع معاملاتها، تقارب طاقة نظام جزيئي كدالة للإحداثيات الذرية باستخدام الميكانيكا الكلاسيكية.
Scope
يغطي الشكل الوظيفي لحقول القوة الكلاسيكية، والمصطلحات المرتبطة بالروابط، والزوايا، والالتواءات، والمصطلحات غير المرتبطة بالكهرباء الساكنة وقوى فان دير فالس، وتصنيف الذرات واستراتيجيات المعايرة، والعائلات الرئيسية لحقول القوة البيوجزيئية. كما يتناول حقول القوة القابلة للاستقطاب والتفاعلية والقيود المتأصلة في قابلية نقل المعاملات الثابتة.
Core questions
- ما هي التفاعلات الفيزيائية التي تمثلها مصطلحات حقل القوة؟
- كيف تُشتق معاملات حقل القوة وما مدى قابليتها للنقل؟
- كيف تختلف حقول القوة البيوجزيئية الرئيسية في الفلسفة والأنظمة المستهدفة؟
- ما الذي لا تستطيع حقول القوة الثابتة وغير التفاعلية وصفه؟
Key theories
- تحلل الطاقة الكامنة المضافة
- تُكتب الطاقة الكلية كمجموع مساهمات مستقلة مرتبطة وغير مرتبطة، وهو تقريب يجعل التقييم سريعًا والمعايرة معيارية.
- المعايرة التجريبية
- تُضبط معاملات حقل القوة لتكرار البيانات التجريبية والحسابات الكيميائية الكمومية للمركبات التمثيلية، مع افتراض أن المعاملات تنتقل إلى بيئات كيميائية مماثلة.
Clinical relevance
تُعد حقول القوة أساس جميع محاكاة الجزيئات الحيوية والمواد الكلاسيكية؛ وتحدد جودتها الحد الأعلى لواقعية ديناميكيات الجزيئات وتنبؤات الطاقة الحرة المستخدمة في تصميم الأدوية والمواد.
History
من حقول قوة MM2/MM3 لألينجر للجزيئات العضوية، توسع المجال ليشمل حقول القوة البيوجزيئية مثل AMBER وCHARMM وOPLS وGROMOS في الثمانينيات والتسعينيات، مع التطور المستمر للإمكانات القابلة للاستقطاب وتلك المستفادة من التعلم الآلي.
Key figures
- Peter Kollman
- Alexander MacKerell
- William Jorgensen
- Norman Allinger
Related topics
Seminal works
- cornell1995
- mackerell1998
Frequently asked questions
- لماذا لا يستطيع حقل القوة وصف التفاعلات الكيميائية؟
- تحافظ حقول القوة القياسية على الروابط كنوابض ثابتة ولا يمكنها كسرها أو تكوينها؛ يتطلب وصف التفاعلات حقول قوة تفاعلية أو معالجة كمومية للمنطقة التفاعلية.
- هل جميع حقول القوة قابلة للتبادل؟
- لا؛ تُعاير العائلات المختلفة لأنظمة مختلفة وبتوافقات مختلفة، لذا قد تختلف النتائج، وعادةً ما يكون خلط المعاملات عبر حقول القوة غير صالح.