Calculating diffusion and permeability coefficients with the oscillating forward-reverse method
Notice bibliographique
Résumé
The forward-reverse or FR method is an efficient bidirectional work method for determining the potential of mean force $w(z)$ and also supposedly gives in principle the position-dependent diffusion coefficient $D(z)$. Results from a variation called the OFR (oscillating FR) method suggest inconsistencies in the $D(z)$ values when calculated as prescribed by the FR method. A new steering protocol has thus been developed and applied to the OFR method for the accurate determination of $D(z)$ and also provides greater convergence for $w(z)$ in molecular dynamics simulations. The bulk diffusion coefficient for water was found to be $(6.03\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}0.16)\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}{10}^{\ensuremath{-}5}$ cm${}^{2}$/s at 350 K with system size dependence within the statistical error bars. Using this steering protocol, $D(z)$ and $w(z)$ for water permeating a dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC) bilayer were determined. The potential of mean force is shown to have a barrier of peak height, ${w}_{\text{max}}/({k}_{B}T)=8.4$, with a width of about 10 \AA{} on either side from the membrane center. The diffusion constant is shown to be highest in the core region of the membrane [peak value $\ensuremath{\sim}\phantom{\rule{0.16em}{0ex}}(8.0\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}0.8)\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}{10}^{\ensuremath{-}5}$ cm${}^{2}$/s], lowest in the head-group region [minimum value $\ensuremath{\sim}\phantom{\rule{0.16em}{0ex}}(2.0\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}0.3)\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}{10}^{\ensuremath{-}5}$ cm${}^{2}$/s], and to tend toward the bulk value as the water molecule leaves the membrane. The permeability coefficient $P$ for H${}_{2}$O in DPPC was determined using the simulated $D(z)$ and $w(z)$ to give values of $(0.129\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}0.075)$ cm/s at 323 K and $(0.141\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}0.043)$ cm/s at 350 K. The results show more spatial detail than results presented in previous work while reducing the computational and user effort.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».