Simulações atomísticas de eventos raros através de Transition Path Sampling
Adolfo Maximo Poma Bernaola
DISSERTAÇÃO
Português
(Broch.)
T/UNICAMP P77s
[Atomistic simulation of rare events using Transition Path Sampling]
Campinas, SP : [s.n.], 2007.
75 f. : il.
Orientador: Maurice de Koning
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin
Resumo: Nesta dissertação abordamos o estudo de uma das limitações da simulação atomística denominada o evento raro, quem é responsável pela limitação temporal, exemplos de problemas que envolvem os eventos raros são, o enovelamento de proteínas, mudanças conformacionais de moléculas, reações...
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Resumo: Nesta dissertação abordamos o estudo de uma das limitações da simulação atomística denominada o evento raro, quem é responsável pela limitação temporal, exemplos de problemas que envolvem os eventos raros são, o enovelamento de proteínas, mudanças conformacionais de moléculas, reações químicas (em solução), difusão de sólidos e os processos de nucleação numa transição de fase de 1a ordem, entre outros. Métodos convencionais como Dinâmica Molecular (MD) ou Monte Carlo (MC) são úteis para explorar a paisagem de energia potencial de sistemas muito complexos, mas em presença de eventos raros se tornam muito ineficientes, devido à falta de estatística na amostragem do evento. Estes métodos gastam muito tempo computacional amostrando as configurações irrelevantes e não as transições de interesse. Neste sentido o método Transition Path Sampling (TPS), desenvolvido por D. Chandler e seus colaboradores, consegue explorar a paisagem de energia potencial e obter um conjunto de verdadeiras trajetórias dinâmicas que conectam os estados metaestáveis em presença de evento raros. A partir do ensemble de caminhos a constante de reação e o mecanismo de reação podem ser extraídos com muito sucesso. Neste trabalho de mestrado implementamos com muito sucesso o método TPS e realizamos uma comparação quantitativa em relação ao método MC configuracional num problema padrão da isomerização de uma molécula diatômica imersa num líquido repulsivo tipo Weeks-Chandler-Andersen (WCA). A aplicação destes métodos mostrou como o ambiente, na forma de solvente, pode afetar a cinética de um evento raro
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Abstract: In this dissertation we aproach the study of one of the limitations of the atomistic simulation called the rare event, which is responsible for the temporal limitation. Examples of problems that involve the rare event are the folding protein, conformational changes in molecules, chemical...
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Abstract: In this dissertation we aproach the study of one of the limitations of the atomistic simulation called the rare event, which is responsible for the temporal limitation. Examples of problems that involve the rare event are the folding protein, conformational changes in molecules, chemical reactions (in solution), solid diffusion, and the processes of nucleation in a first-order phase transition, among other. Conventional methods as Molecular Dynamics (MD) or Monte Carlo (MC) are useful to explore the potencial energy landscape of very complex systems, but in presence of rare events they become very inefficient, due to lack of statistics in the sampling of the event. These methods spend much computational time sampling the irrelevant configurations and not the transition of interest. In this sense, the Transition Path Sampling (TPS) method, developed by D. Chandler and his collaborators, can explore the potential energy landscape and get a set of true dynamical trajectories that connect the metastable states in presence of the rare events. From this ensemble of trajectories the rate constant and the mechanism of reaction can be extracted with great success. In this work we implemented the TPS method and carried out a quantitative comparison in relation to the configurational MC method in a standard problem of the isomerization of a diatomic molecule immersed in a Weeks-Chandler-Andersen (WCA) repulsive fluid. The application of these methods showed as the environment, in the form of solvent, can affect the kinetic of a rare event
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Simulações atomísticas de eventos raros através de Transition Path Sampling
Adolfo Maximo Poma Bernaola
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