Информационная таблица за период с 1.11. 12 по 1.11.13 .

Информационная таблица за период с 1.11. 12 по 1.11.13 .
Лаборатория (группа):
Раздел 1.
1. Число ВНЕШНИХ премий, наград, призовых мест, стипендий: __
а именно (подробная расшифровка пункта):
2. Участие в Федеральных целевых программах, программах Президиума РАН, программах ОХНМ и др. отделений РАН, интеграционных программах СО РАН. __1_
а именно (подробная расшифровка пункта с названием проекта, названием программы, руководителями
и т.д.):
1. Совместный интеграционный проект СО РАН - УрО РАН - ДВО РАН 2012-2014.
№80 «Твердые ионные проводники на основе ориентационно-разупорядоченных, пластических и жидкокристаллических фаз» (координатор проекта от СО РАН д.х.н.
Н.Ф.Уваров (ИХТТиМ, ответственный исполнитель от ИХКГ - д.ф.-м.н. Медведев Н.Н.
3. Число (кроме указанных в п. 2) ТЕКУЩИХ грантов __2__ , зарубежных контрактов
_1__, х/д ____
Далее список по формату:
Грант ФОНД номер гранта, название проекта (в скобках фамилии руководителей и ответственного исполнителя из нашего Института, если руководители из других организаций), слово «закончен», если 2013
год является последним рабочим годом по гранту и отчет по нему создан или создается, (в скобках отметить случай финансирования не через ИХКГ)
1. РФФИ №12-03-00654а. Исследование сольватных оболочек в компьютерных моделях растворов в приложении к волюметрическим экспериментам (Медведев Н.Н.).
2. РФФИ №12-03-00119а. Согласованное движение атомов и молекул в леннардджонсовых жидко-стях и в водных системах (Маленков Г.Г., Наберухин Ю.И.).
1. Фонд Гумбольдта (Германия). Implementation of a general geometrical approach for the
analysis of intermolecular voids in solutions. An institutional partnership between University of Dortmund and Institute of Chemical Kinetics and Combustion SB RAS, 2009-2012
(сотрудничество между Дортмундским университетом и ИХКГ) (Руководители
А.Geiger, Медведев Н.Н.) (Закончен).
4. Число защищенных докторских диссертаций: _
Далее список по формату:
ФИО, название диссертации, специальности, год и место защиты).
5. Число защищенных кандидатских диссертаций: __
Далее список по формату:
ФИО, название диссертации, специальности, год и место защиты, научный руководитель.
6. Число защищенных дипломов:__
Далее список по формату:
ФИО студента, название работы, на соискание какой степени, ВУЗ, руководитель.
7. Преподавание в ВУЗах:
Далее список по формату:
ФИО преподавателя, вид деятельности (лекции, семинары, лаб. работы, курс новый или продолжающийся), семестр, ВУЗ.
1. Наберухин Ю.И. Лекции по Оптической молекулярной спектроскопии. Осенний семестр НГУ.
2. Медведев Николай Николаевич, лекции, весенний семестр, НГУ.
3. Волошин Владимир Петрович, лекции весенний семестр, семинары, осенний семестр, СибГУТИ.
8. Официальное участие в ОРГАНИЗАЦИИ конференций и т.п.:
а именно (подробная расшифровка пункта):
1. Медведев Н.Н. Член исполнительного и программного комитетов международной
конференции ISVD-10, “The 10th ISVD International Symposium on Voronoi Diagrams in
Science and Engineering”, July 8-10 2013, St.Petersburg, Russia.
9. Организация и проведение экспедиций:
а именно (подробная расшифровка пункта с указанием наличия экспедиционного гранта):
Раздел 2.
10. Опубликовано монографий, учебников и учебных пособий: _____
Далее список по формату:
авторы, название, издательство, год, объем.
11. Опубликовано обзоров: ___
Далее список по формату:
Фамилия Инициалы, Фамилия Инициалы, ….,Фамилия Инициалы. Название статьи //
Название журнала номер тома начальная страница статьи - последняя страница статьи
(год)
12. Патентов (получено): ___
а именно (подробная расшифровка пункта):
13. Опубликовано препринтов: ____
а именно (подробная расшифровка пункта):
14. Опубликовано научных статей в международных или зарубежных журналах: _3_
Далее список по формату:
Фамилия Инициалы, Фамилия Инициалы, ….Фамилия Инициалы. Название статьи //
Название журнала номер тома начальная страница статьи - последняя страница статьи
(год)
1. Anikeenko A.V., Medvedev N.N., Uvarov N.F. Molecular dynamics study of ion migration
mechanism in rubidium nitrate //Solid State Ionics 251 13–17 (2013).
2. Kim A.V., Voloshin V.P., Medvedev N.N., Geiger A. Decomposition of a Protein Solution into Voronoi Shells and Delaunay Layers: Calculation of the Volumetric Properties //
Trans. on Comput. Sci. XX, LNCS 8110, 56–71 (2013).
3. Kim A.V., Medvedev N.N., Geiger A. Molecular dynamics study of the volumetric and
hydrophobic properties of the amphiphilic molecule C8E6. // Journal of Molecular Liquids,
(2013), http://dx.doi.org/10.1016/j.molliq.2013.05.001
15. Опубликовано научных статей в российских журналах, входящих в список ВАК: _1
Далее список по формату:
Фамилия Инициалы, Фамилия Инициалы, ….Фамилия Инициалы. Название статьи //
Название журнала, номер тома, начальная страница статьи - последняя страница статьи (год)
1. Роик А.С., Аникеенко А.В., Медведев Н.Н. Политетраэдрический порядок и локальное химическое упорядочение в металлических расплавах// Журнал Структурной Химии. 54(2), 269-277 (2013).
16. Статей в журналах, не входящих в список ВАК, книгах и трудах конференций (более 3 стр. в печатном виде) при наличии редактора: __1__
Далее список по формату:
Фамилия Инициалы, Фамилия Инициалы, ….Фамилия Инициалы. Название статьи //
полные выходные данные
1. Medvedev N.N., Voloshin V.P. Open problem: A formula for calculation of the Voronoi
S-region volume. // Proceedings of the International Symposium on Voronoi Diagrams in Science and Engineering (ISVD), July 8-10, 2013, Sant Perersburg, Russia. ISBN-13: 978-07695-5034-4, pp. 89-91.
17. Сделано докладов на международных и зарубежных конференциях: _5_
а именно:
заполнить таблицу ( в одной строке – одна конференция)
полное название
конференции
ISVD 2013. Tenth
International Symposium on Voronoi Diagrams in Science and
Engineering
Fifth International
Conference on Analytical Number Theory
and Spatial Tessellations
EMLG/JMLG Annual Meeting. Global Perspectives on
the Structure and
Dynamics of Liquids and Mixtures:
Experiment and
Simulation
EMLG/JMLG Annual Meeting. Global Perspectives on
Место и дата
Тема доклада
конференции
St.Petersburg, Open problem: A forRussia, July
mula for calculation of
8-10, 2013
the Voronoi S-region
volume.
вид доклада
авторы
докладчик
устный
Medvedev
N.N., Voloshin V.P.
Medvedev
N.N.,
Voloshin
V.P.,
Medvedev
N.N., Geiger A.
Kim A.V.,
Medvedev
N.N.,
Geiger A
Voloshin
V.P.
Moskalev
A.S.,
Anikeenko
Kim A.V.
Kiev, Ukraine,
16-20 sep.,
2013
Fast calculation of empty
volume in molecular systems by the VoronoiDelaunay subsimplexes
устный
Lille, France,
9-13 Sep. 2013
Additive contributions to
the change of partial molar
volume from the hydrophobic and hydrophilic chains
of CnEm surfactants
постер
Lille, France,
9-13 Sep. 2013
Volumetric and structural
analysis of the hydration
shells of Lennard Jones
постер
Kim A.V.
the Structure and
Dynamics of Liquids and Mixtures:
Experiment and
Simulation
International Conference Geometry
and Physics of Spatial Random Systems
particles in water
Freudenstadt,
Germany, 913 Sept.2013
Application of VoronoiDelaunay tessellation for
heterogeneous atomic
systems.
A.V.,.
Medvedev
N.N.,
Geiger A
устный
Medvedev
N.N.
Medvedev
N.N.
18. Представлено докладов на международных и зарубежных конференциях (имеется в
виду случаи, когда в числе авторов доклада есть сотрудник нашего Института, но
докладчик из другой организации): ____
а именно:
заполнить таблицу ( в одной строке – одна конференция)
полное название конМесто и
Тема доклада
ференции
дата
конференции
вид
доклада
авторы
Докладчик
(институт)
вид
доклада
авторы
докладчик
19. Сделано докладов на Всероссийских конференциях: ____
а именно:
заполнить таблицу ( в одной строке – одна конференция)
полное название конМесто и
Тема доклада
ференции
дата
конференции
20. Представлено докладов на Всероссийских конференциях (тот же случай, что и в
п.18): ____
а именно:
заполнить таблицу ( в одной строке – одна конференция)
полное название конМесто и
Тема доклада
ференции
дата
конференции
вид
доклада
авторы
21. Тезисов докладов на международных и зарубежных конференциях: _4_
Докладчик
(институт)
а именно (подробная расшифровка пункта, отдельно выделить жирным шрифтом тезисы объёмом более 3 стр.):
1. Voloshin V.P., Medvedev N.N., Geiger A. Fast calculation of empty volume in molecular
systems by the Voronoi-Delaunay subsimplexes. // Abstracts of the Fifth International Conference on Analytical Number Theory and Spatial Tessellations. Kiev, Ukraine, 16-20 sep.,
2013, pp. 86-87.
2. Kim A.V., Medvedev N.N., Geiger A. Additive contributions to the change of partial molar volume from the hydrophobic and hydrophilic chains of CnEm surfactants. // Book of Abstracts of the EMLG/JMLG Annual Meeting. Global Perspectives on the Structure and Dynamics of Liquids and Mixtures: Experiment and Simulation. Lille, France, 9-13 Sep. 2013,
pp.127.
3. Moskalev A.S., Anikeenko A.V., Medvedev N.N., Geiger A. Volumetric and structural
analysis of the hydration shells of Lennard-Jones particles in water. // Book of Abstracts of the
EMLG/JMLG Annual Meeting. Global Perspectives on the Structure and Dynamics of Liquids and Mixtures: Experiment and Simulation. Lille, France, 9-13 Sep. 2013, pp.149.
4. Medvedev N.N. Application of Voronoi-Delaunay tessellation for heterogeneous atomic
systems. // Abstracts of the International Conference Geometry and Physics of Spatial Random Systems. Freudenstadt, Germany, 9-13 Sept.2013, pp. 19-20.
22. Тезисов докладов на Российских конференциях: ____
а именно (подробная расшифровка пункта, отдельно выделить жирным шрифтом тезисы объёмом более 3 стр.):
Раздел 3.
Краткий иллюстрированный (С картинками в тексте, с обтеканием снизу и сверху. Не
надо делать обтекание еще слева или справа. Картинка в разрыве текста. Подпись не
надо включать в картинку.) отчет о работе по теме базового бюджетного финансирования за отчетный период, объемом 2 -3 стр. со ссылками на вышедшие и посланные в
печать работы.
Проект V.44.1.5. Теоретическое исследование молекулярных и надмолекулярных систем методами неравновесной статистической термодинамики, молекулярной динамики и квантовой химии
На 2013 год планировалось продолжить изучение гидратных оболочек амфифильных молекул на молекулярно-динамических моделях водных растворов. Была продолжена работа по
исследованию гидратной оболочки молекулы С8Е6. Ранее мы обнаружили, что вклад растворителя в парциальный мольный объем меняет свой знак с положительного на отрицательный
при нагревании. Показано, что этот вклад может служить критерием гидрофильности (гидрофобности) молекулы. По данным результатам написана статья, которая уже выходит из печати
[1], см. список литературы ниже. Начата работа по систематическому изучению других молекул этого класса (неионогенных поверхностно активных веществ CnEm). В зависимости от
числа гидрофобых (n) и гидрофильных (m) звеньев переход из гидрофобного в гидрофильное
состояние будет происходить при разных температурах. Эта работа требует больших расчетов
и будет продолжена. Предварительные результаты представлены на конференции [2].
Планировалось разработать способы расчета собственного объема молекулы, а также
вклада в него от растворителя и от приграничной области, изучить поведение этих составляющих от температуры, что важно для интерпретации коэффициента термического расширения
молекулы, который измеряется для задач молекулярной биологии экспериментально. На осно-
ве ранее полученных нами математических результатов, проведено разделение парциального
мольного объема макромолекулы в растворе на составляющие, Рис.1, [3-6].
Важным методическим результатом здесь является разработка алгоритма расчета занятого (пустого) объема указанных областей. Для таких расчетов использовалось новое геометрическое построение - субсимплекс Вороного-Делоне, который является (в некотором смысле)
пересечением области Вороного и симплекса Делоне. Для него существуют явные формулы
для расчета занятого объема, что позволяет рассчитать занятый объем различных областей
быстро и надежно [7,8].
Ранее, для раствора полипептида hIAPP в воде мы рассчитали поведение его парциального мольного объема с температурой и выделили отдельно вклады, относящиеся к молекуле и
растворителю. Теперь мы смогли отдельно исследовать также вклад от приграничной области
и вклад молекулярного объема, см. Рис.1. Исследуя молекулярно-динамические модели при
разных температурах, мы установили, что наблюдаемый коэффициент термического расширения данного полипептида определяется, главным образом, увеличением приграничных пустот
при нагревании («термический» объем), а не изменением объема самой молекулы. Этот результат важен для молекулярной биологии. Он означает, что наблюдаемое в эксперименте изменение парциального мольного объема при нагревании не следует безусловно связывать с
конформционными переходами в белке. В разделе 4 приведена картинка показывающая температурное поведение разных составляющий парциального мольного объема полипептида
hIAPP в воде [6].
Рис. 1
Рис.2
Рис. 1. Фрагмент приграничной области растворенной макромолекулы. Пунктирные линии показывают
внутреннюю и внешнюю поверхности слоя Делоне. Пустое пространство этого слоя определяет объем
VB Сплошная жирная линия между молекулой и раствором является поверхностью области Вороного
молекулы и делит слой Делоне на части, относящиеся к молекуле и раствору: VBM и VBS . Жирная красная линия обозначает границу молекулы.
Рис.2. Конфигурация модели жидкости состоящей из 500000 леннард-джонсовских частиц.
Продолжено исследование крупномасштабных и медленно затухающих корреляций в
диффузионном движении частиц жидкости. Планировалось методом молекулярной динамики
получить большие модели леннард-джонсовской жидкости, содержащих сотню (сотни) тысяч
частиц, и сравнить исследуемые корреляций с таковыми в воде.
Созданы компьютерные модели жидкого аргона (с потенциалом Леннард-Джонса) из 48
558 и 500 000 частиц при термодинамических условиях вблизи тройной точки при помощи пакета программ молекулярной динамики LAMMPS, Рис.2. Для первой модели рассчитаны различные двухчастичные корреляционные функции смещений пары частиц, находящихся вначале на заданном расстоянии, на траектории длиной 6 наносекунд. Поведение всех корреляторов
качественно не отличается от такового в модели воды (из 50 000 молекул), различия только в
количественных деталях. Это означает, что наблюдаемые долговременные (длящиеся сотни
пикосекунд) и крупномасштабные (охватывающие десятки ангстрем) корреляции не определяются сеткой водородных связей в воде, а являются общим свойством плотных жидкостей,
отражающим коллективность диффузионного движения. Расчёт корреляторов в большой модели ещё продолжается, так как необходимое тщательное усреднение требует больших затрат
компьютерного времени. Рекордные размеры этой модели (500 тысяч частиц) взяты для исследования влияния на корреляции размера модели.
Согласно заявленному изучению влияния внутримолекулярной связи колебаний на спектры двух и трёх взаимодействующих осцилляторов с распределёнными параметрами для целей
интерпретации ИК-спектров молекул типа ХН2 с водородными связями, выведены формулы
для расчёта спектральных частот и смешанных волновых функций, возникших в результате
внутримолекулярной связи двух и трёх взаимодействующих локализованных колебаний. Рассчитаны интенсивности в ИК-поглощении и комбинационном рассеянии для резонанса Ферми
с близким по частоте обертоном ненулевой собственной интенсивности. Проанализирован общий случай взаимодействия между двумя статистическими распределениями исходных частот
(неоднородное уширение). Рассмотрены гауссовы и лоренцевы распределения, а как частный
случай - дельта-функция Дирака. Получены аналитические выражения для получающейся
формы полосы в спектрах инфракрасного поглощения, как интеграл весьма сложной функции
нескольких переменных. Показано, что при гауссовых распределениях подынтегральная функция для некоторых наборов параметров очень резко меняется вблизи вычисляемой частоты, от
стремления к бесконечности до обращения в ноль (Рис. 3а), что требует при численном интегрировании детального анализа её поведения. Лоренцевы распределения (только для них недавно опубликована единственная статья) к таким особенностям не приводят (Рис. 3б). Однако
такие распределения характерны для однородного уширения спектров. Для неоднородного
уширения физика и математика совершенно иная.
Рис. 3а
Рис. 3б
Рис. 4
Рис. 2: Фрагмент подынтегральной функция для расчёта интенсивности ИК-поглощения на частоте ν (xt переменная интегрирования). а: гауссовы, б: лоренцевы распределения исходных частот.
Рис. 3: Пример рассчитанного спектра ИК-поглощения для гауссовых(синяя кривая) и лоренцевых
(красная кривая) распределений частот взаимодействующих осцилляторов. Все параметры моделирования одинаковы.
Полученные формулы позволяют прямо моделировать спектры молекул с двумя взаимодействующими колебаниями, как локализованными, так и статистически распределёнными (Рис.
3: красным- лоренцевы, синим- гауссовы распределения частот до взаимодействия). В принципе они применимы также к описанию связи двух фундаментальных (спектрально активных)
колебаний в комплексах типа 1:1 и 1:2 молекул H2О, NH2 , CS2 и подобных. По результатам
готовится статья “Fermi resonance of two vibrations for coupled oscillators with continuously
distributed parameters “ в международный журнал “Spectrochimica Acta”.
Цитируемые работы авторов:
[1]. Kim A.V., Medvedev N.N., Geiger A. Molecular dynamics study of the volumetric and hydrophobic properties of the amphiphilic molecule C8E6. // Journal of Molecular Liquids, (2013),
http://dx.doi.org/10.1016/j.molliq.2013.05.001
[2] Kim A.V., Medvedev N.N., Geiger A. Additive contributions to the change of partial molar volume from the hydrophobic and hydrophilic chains of CnEm surfactants. // EMLG/JMLG Annual
Meeting. Lille, France, 9-13 Sep. 2013:
[3] Medvedev N.N. Application of Voronoi-Delaunay tessellation for heterogeneous atomic systems.// International Conference Geometry and Physics of Spatial Random Systems. Freudenstadt,
Germany, 9-13 Sept.2013.
[4] Kim A.V., Voloshin V.P., Medvedev N.N., Geiger A. Decomposition of a Protein Solution into
Voronoi Shells and Delaunay Layers: Calculation of the Volumetric Properties // Trans. on Comput. Sci. XX, LNCS 8110, 56–71 (2013).
[5]. Медведев Н.Н., Волошин В.П., Ким А.В., Аникеенко А.В., Гайгер А. Расчет парциального
мольного объема и его составляющих на молекулярно-динамических моделях разбавленных
растворов. // ЖСХ, 54(S), S90-S107 (2013-2014) (в печати).
[6]. Voloshin V.P., Kim A.V, Medvedev N.N., Winter R., Geiger A. Calculation of the volumetric
characteristics of bio-macromolecules in solution by the Voronoi-Delaunay technique. // Biophysical Journal (представлено).
[7]. Voloshin V.P., Medvedev N.N., Geiger A. Fast calculation of empty volume in molecular systems by the Voronoi-Delaunay subsimplexes. // Fifth International Conference on Analytical
Number Theory and Spatial Tessellations. Kiev, Ukraine, 16-20 sep., 2013
[8] V.P. Voloshin, N.N. Medvedev, and A.Geiger. Fast Calculation of the Empty Volume in Molecular Systems by the use of Voronoi-Delaunay Subsimplexesю // Trans. on Comput. Sci. (представлено).
Раздел 3+.
Краткий иллюстрированный (с картинками в тексте, по тем же правилам) отчет о работе, если таковая есть и она не вошла в Раздел 3, за отчетный период, со ссылками на
вышедшие и посланные в печать работы.
Совместный интеграционный проект СО РАН - УрО РАН - ДВО РАН 2012-2014. №80
«Твердые ионные проводники на основе ориентационно-разупорядоченных, пластических и жидкокристаллических фаз».
Было продолжено молекулярно-динамическое моделирование твердых растворов
·RbNO3 и ·RbNO2. Анализ нитратов других солей щелочных металлов был отложен, поскольку
эмпирические потенциалы взаимодействия для их моделирования пока еще не разработаны. В
литературе даже отсутствуют данные, на основе которых можно было бы сформировать потенциалы взаимодействия для наших системы, например с цезием. Без уверенности в правильности потенциалов нельзя утверждать, что различие между нитратом рубидия и нитратами других
металлов будет отражать реальную физику, а не результат погрешностей в выборе параметров
потенциалов.
Изучено влияние давления на фазовый переход IV-III (при котором проводимость соли
возрастает на два порядка) и проведено сравнение результатов воздействия давления и допирования анионами NO2. Прежде всего было показано, что замена 2.5% NO3 на NO2 приводит к возникновению отрицательного давления в 120бар, а 5% вызывает -300 бар. Это подтверждает существующее представление о том, что замена анионов в кристалле на более мелкие анионы подобно воздействию отрицательного давления. Дальнейший анализ показал разницу между этими воздействиями. Прежде всего было исследование влияние отдельного аниона NO2, помещенного внутрь нитрата рубидия, на окружающие анионы. Показано, что он воз-
мущает вращательные движения соседних анионов в трех координационных сферах. Понятно,
что такое воздействие NO2 на кристалл выходит за рамки воздействия, которое может быть
вызвано давлением.
Для более надежного установления температуры фазового перехода IV-III пришлось изменить алгоритм моделирования. Ранее мы постепенно нагревали модель, начиная с фазы IV,
и наблюдали спонтанное возникновение фазы III. Понятно, что в этом случае температура
перехода зависит от разных причин, в первую очередь - от темпа нагревания модели. Чтобы
избежать эти неопределенности, был реализован метод REMD (replica exchange molecular
dynamics). Он представляет собой «синтез» метода молекулярной динамики и Монте-Карло. С
его помощью удается «обогатить» молекулярно-динамическую траекторию конфигурациями,
которые допустимы при данной температуре, но которые могут не реализоваться в течение моделирования классическим методом.
На рис.1 показано появление фазового перехода для модели содержащей 729 молекул
при воздействии давления, а на Рис.2 - в результате допирования. Видно, что обе причины действуют «во одну сторону», но, количественно, результаты различаются существенно.
Рис. 1
Рис. 2.
Рис. 1. Молярный объём RbNO3 от температуры при разных давлениях для модели из 729 молекул.
Сплошные (черные) кружки соответствуют модели при нормальном давлении, пустые символы указывают отрицательное давление: квадратики - 600 бар, кружки - 150 бар.
Рис. 2. Молярный объём чистого RbNO3 (черные кружки), и допированного анионами NO2 с концентрацией 2.3% (красные квадратики) и 5% (синие треугольники) в зависимости от температуры. Все модели рассчитаны методом REMD.
Опубликована статья:
Anikeenko A.V., Medvedev N.N., Uvarov N.F. Molecular dynamics study of ion migration
mechanism in rubidium nitrate //Solid State Ionics 251 13–17 (2013).
Подготавливается статья:
Аникеенко А.В., Медведев Н.Н., Уваров Н.Ф. Влияние давления и допирования анионами NO2на температуру фазового перехода IV-III соли RbNO3. Молекулярно-динамическое моделирование. Электрохимия.
Раздел 4.
Основной результат лаборатории в текущем году. Формулировка результата с указанием его значимости в 6-8 строк плюс пояснение в полстраницы без ссылок и плюс цветная картинка на отдельном листе с подписью.
Основной результат 2013.
Показано, что с ростом температуры возникают дополнительные пустоты на границе между растворенной макромолекулой и водой. Это приводит к тому, что при
нагревании раствора локальная плотность воды вблизи макромолекулы уменьшается
существенно быстрее, чем в чистой воде. Это дает универсальной вклад в увеличение
парциального мольного (кажущегося) объема макромолекулы в растворе с ростом температуры.
Пояснение. Измерение парциального мольного объема белков в разбавленном водном
растворе (кажущийся объем белка Vapp) является одним из экспериментальных методов,
которые позволяют судить о конформационных превращениях молекулы белка при изменении температуры или давления. По определению, эта величина является разностью
между объемом раствора и объемом того же количества чистого растворителя при той
Solution
Solvent
 Vbox
же температуре и давлении: Vapp  Vbox
. Ее находят различным волюмометрическими методиками, или извлекают из компьютерного моделирования раствора.
Следующим шагом является интерпретация указанной величины. В нее дает вклад (i)
ван-дер-Ваальсовский объем молекулы (VM ) с внутренними пустотами, (ii) внешние пустоты (VBM), относящиеся к молекуле, которые неизбежно возникают вокруг молекулы
при ее помещении в воду (сумма этих объемов представляет «собственный» объем молекулы в растворе: Vint = VM + VBM ) и (iii) остальная часть гидратной оболочки, если ее
плотность отличается от плотности чистой воды (∆V). Выделение этих составляющих
позволят говорить, за счет чего происходит наблюдаемое изменение Vapp . Если это за
счет VM , то можно говорить об изменениях самой молекулы, если же за счет ∆V. то
можно думать о структурных перестройках воды в гидратной оболочке. К сожалению,
экспериментально невозможно сделать такое разделение, поэтому при интерпретации
наблюдаемой величины Vapp используются самые различные предположения.
Работая с молекулярно-динамическими моделями растворов, мы создали методы
прямого расчета указанных компонент кажущегося объема. Для растворов полипептида
hIAPP мы показали, что для него определяющим является изменение VBM (объем ближайших пустот относящихся к молекуле). С другой стороны, величина VM , остается
практически неизменной. Это означает, что изменение кажущегося объема hIAPP не
связано с конформационными перестройками самой молекулы.
5.7
5.4
Vint
5.1
Vapp
Volume, nm
3
4.8
4.5
3.9
VM
3.6
1.8
VBM
1.5
1.2
-0.3
V
-0.6
250
300
350
400
450
Temperature, K
Кажущийся объем Vapp и его составляющие для молекулы полипептида hIAPP в зависимости от температуры. VM молекулярный объем (ван дер Ваальсовский объем молекулы вместе с внутренними пустотами), VBM объем внешних пустот, относящихся к молекуле (сумма Vint = VM + VBM определяет «собственный» объем молекулы в растворе),
∆V вклад растворителя.