OPLS

Kraftfältet OPLS (Optimized Potentials for Liquid Simulations) utvecklades av prof. William L. Jorgensen vid Purdue University och senare vid Yale University .

Funktionell form

Den funktionella formen för OPLS-kraftfältet är mycket lik den för AMBER :

$E\left(r ^{N}\right)=E_{\mathrm {bonds} }+E_{\mathrm {angles} }+E_{\mathrm {dihedrals} }+E_{\mathrm {ickebonded} }$

$E_{\mathrm {bonds} }=\summa _{\mathrm {bonds} }K_{r}(r- r_{0})^{2}\,$

$E_{\mathrm {angles} }=\summa _{\mathrm {angles} }k_{\theta } (\theta -\theta _{0})^{2}\,$

$E_{\mathrm {dihedrals}} =\summa _{\mathrm {dihedrals} }\left({\frac {V_{1}}{2}}\left[1+\cos(\phi -\phi _{1})\right]+{ \frac {V_{2}}{2}}\left[1-\cos(2\phi -\phi _{2})\right]+{\frac {V_{3}}{2}}\left [1+\cos(3\phi -\phi _{3})\right]+{\frac {V_{4}}{2}}\left[1-\cos(4\phi -\phi _{ 4})\right]\right)$

${\ displaystyle E_{\mathrm {nonbonded} }=\sum _{i>j}f_{ij}\left({\frac {A_{ij}}{r_{ij}^{12}}}-{\frac { C_{ij}}{r_{ij}^{6}}}+{\frac {q_{i}q_{j}e^{2}}{4\pi \epsilon _{0}r_{ij}} }\höger)}$

med kombinationsreglerna $A_{ij}={\sqrt {A_{ii}A_{jj}}}$ och ${\ displaystyle C_{ij}={\sqrt {C_{ii}C_{jj}}}}$ .

Intramolekylära obundna interaktioner $E_{\mathrm {ickebonded} }$ räknas endast för atomer med tre eller fler bindningar från varandra; 1,4-interaktioner skalas ner med "fudge-faktorn" $f_{ij}=0,5$ , annars $f_{ij}=1,0$ . Alla interaktionsställen är centrerade på atomerna; det finns inga "ensamma par".

Parametrisering

Flera uppsättningar OPLS-parametrar har publicerats. Det finns OPLS-ua (united atom), som inkluderar väteatomer bredvid kol implicit i kolparametrarna, och kan användas för att spara simuleringstid. OPLS-aa (all atom) inkluderar varje atom explicit. Senare publikationer inkluderar parametrar för andra specifika funktionella grupper och typer av molekyler såsom kolhydrater. OPLS-simuleringar i vattenlösning använder vanligtvis TIP4P- eller TIP3P- vattenmodellen .

En utmärkande egenskap hos OPLS-parametrarna är att de optimerades för att passa experimentella egenskaper hos vätskor, såsom densitet och förångningsvärme, förutom att passa gasfas-torsionsprofiler.

Genomförande

Referensimplementeringarna av OPLS-kraftfältet är BOSS- och MCPRO-programmen utvecklade av Jorgensen. Andra paket som TINKER , GROMACS , PCMODEL, Abalone , LAMMPS , Desmond och NAMD implementerar också OPLS-kraftfält.

Jorgensen WL, Tirado-Rives J (1988). "OPLS-kraftfältet för proteiner. Energiminimering för kristaller av cykliska peptider och crambin". J. Am. Chem. Soc . 110 (6): 1657–1666. doi : 10.1021/ja00214a001 . PMID 27557051 .
Jorgensen WL, Maxwell DS, Tirado-Rives J (1996). "Utveckling och testning av OPLS All-Atom Force Field på konformationell energi och egenskaper hos organiska vätskor". J. Am. Chem. Soc . 118 (45): 11225–11236. CiteSeerX 10.1.1.334.2959 . doi : 10.1021/ja9621760 .