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Enregistrement W1997633261 · doi:10.1063/1.3421542

Structure and dynamics of the hydration shells of the Zn2+ ion from <i>ab initio</i> molecular dynamics and combined <i>ab initio</i> and classical molecular dynamics simulations

2010· article· en· W1997633261 sur OpenAlexfundno aff
Émilie Cauët, Stuart Bogatko, John H. Weare, John L. Fulton, Gregory K. Schenter, Eric J. Bylaska

Notice bibliographique

RevueThe Journal of Chemical Physics · 2010
Typearticle
Langueen
DomainePhysics and Astronomy
ThématiqueSpectroscopy and Quantum Chemical Studies
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesBiological and Environmental ResearchBasic Energy SciencesNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaOffice of ScienceSimon Fraser UniversityPacific Northwest National LaboratoryNational Energy Research Scientific Computing CenterU.S. Department of EnergyAdvanced Scientific Computing ResearchNational Science FoundationUniversity of WashingtonBattelle
Mots-clésMolecular dynamicsExtended X-ray absorption fine structureChemistryAb initioMoleculeSolvation shellIonDensity functional theoryAb initio quantum chemistry methodsAbsorption (acoustics)Chemical physicsComputational chemistryAbsorption spectroscopyMaterials sciencePhysicsSolvation

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Results of ab initio molecular dynamics (AIMD) simulations (density functional theory+PBE96) of the dynamics of waters in the hydration shells surrounding the Zn(2+) ion (T approximately 300 K, rho approximately 1 gm/cm(3)) are compared to simulations using a combined quantum and classical molecular dynamics [AIMD/molecular mechanical (MM)] approach. Both classes of simulations were performed with 64 solvating water molecules ( approximately 15 ps) and used the same methods in the electronic structure calculation (plane-wave basis set, time steps, effective mass, etc.). In the AIMD/MM calculation, only six waters of hydration were included in the quantum mechanical (QM) region. The remaining 58 waters were treated with a published flexible water-water interaction potential. No reparametrization of the water-water potential was attempted. Additional AIMD/MM simulations were performed with 256 water molecules. The hydration structures predicted from the AIMD and AIMD/MM simulations are found to agree in detail with each other and with the structural results from x-ray data despite the very limited QM region in the AIMD/MM simulation. To further evaluate the agreement of these parameter-free simulations, predicted extended x-ray absorption fine structure (EXAFS) spectra were compared directly to the recently obtained EXAFS data and they agree in remarkable detail with the experimental observations. The first hydration shell contains six water molecules in a highly symmetric octahedral structure is (maximally located at 2.13-2.15 A versus 2.072 A EXAFS experiment). The widths of the peak of the simulated EXAFS spectra agree well with the data (8.4 A(2) versus 8.9 A(2) in experiment). Analysis of the H-bond structure of the hydration region shows that the second hydration shell is trigonally bound to the first shell water with a high degree of agreement between the AIMD and AIMD/MM calculations. Beyond the second shell, the bonding pattern returns to the tetrahedral structure of bulk water. The AIMD/MM results emphasize the importance of a quantum description of the first hydration shell to correctly describe the hydration region. In these calculations the full d(10) electronic structure of the valence shell of the Zn(2+) ion is retained. The simulations show substantial and complex charge relocation on both the Zn(2+) ion and the first hydration shell. The dipole moment of the waters in the first hydration shell is 3.4 D (3.3 D AIMD/MM) versus 2.73 D bulk. Little polarization is found for the waters in the second hydration shell (2.8 D). No exchanges were seen between the first and the second hydrations shells; however, many water transfers between the second hydration shell and the bulk were observed. For 64 waters, the AIMD and AIMD/MM simulations give nearly identical results for exchange dynamics. However, in the larger particle simulations (256 waters) there is a significant reduction in the second shell to bulk exchanges.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,009
Score d'incertitude au seuil0,019

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,003
Tête enseignante GPT0,211
Écart entre enseignants0,208 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations121
Publié2010
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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