※ 引述《peter308 (pete)》之銘言： : 各位好 : 我是物理背景的 : 因為我是做奈米粒子的理論研究 : 所以一些分子構型轉換 電荷轉移,電荷分布的問題也經常會碰到 : 想請教各位 : 類似 : induced dipole model, drude oscillator, fluctuating charge model : 上述用來預測分子電荷轉移及其最終電荷分布的理論模型 : 以及在上述模型的基礎上添加電荷修正項的理論 比方說CM3 CM5 : 目前在化學領域的發展如何呢? : 是個已經快要飽和的領域 還是發展潛力仍然不錯 值得投入研究? : 感謝各位的分享討論.. 各位好, 我最近花了一些時間把電荷轉移這個領域大致上消化了一下 想利用一點篇幅跟大家分享一下自己的心得 也希望台灣有做這部分領域的人可以一起共襄盛舉 本文開始: 電荷轉移是一個非常重要的現象, 舉凡各種化學反應都會和電荷的轉移有所關係 另外像水 本身雖然不帶電,但因為水是極性份子 所以針對水的可偶極化的模型也非常廣泛 這些都能廣泛的稱之為電荷模型 除了水本身之外, 像是光合作用,氫鍵, 酵素催化 ,ligand-protein binding, 蛋白質摺疊等等 都會和所謂的庫倫靜電位能有關係 而怎麼預測這個電荷的分布就變成一個重要的 關鍵,因為外在環境的變化或是系統本身結構的微擾都會造成庫倫作用勢的改變 而這些作用是能都會造成化學能的差別 所以, 能夠精準預測化學能和解離能 就變成化學研究一個重要的課題 除了能量的部分 在動力學部分更是重要 因為一般模擬化學反應都會牽扯到眾多的化學分子 因此大多是採用 分子力學的方式才能加快運算的速度 所以分子力學如果能搭配上一個準確的電荷作用位能項 就可以在時間可允許範圍內 有效的預測生化反應 ex: 解離 催化 蛋白質摺疊等等 這些系統在尺度上如果用DFT 都會是無法想像的龐大計算量 但如果能透過分子力學或是半經驗勢就能幫助加快運算速度2~3數量級 對於分子動力學模擬就會是一個非常強大的武器 此外針對動態系統還有所謂的動態分析dynamical properties 比方說水分子的OH鍵在不同尺度的自相關聯函數分析等等 與有一些文章指出 一個電荷固定的水分子模型(SPC,TIP4P) 如果加上電荷轉移項(SPC+fluq, TIP4P+fluq)之後 會預測出有不同的動態曲線 這也表示不同的電荷模型對於其動態行為上是有非常大的影響的 一般熟知的電荷轉移模型有下列三種 1. inducible dipole model 2. drude oscillator 3. fluctuating charge model 其中前面兩種因為無法描述電荷轉移 所以大多用在水分子等偶極矩作用重要的系統 第三種因為包含了電荷轉移和偶極矩作用 目前其實已經非常被廣泛應用了 像是QEq( Rappe and Goddard), ReaxFF,CHARMMC22, COMB 都是幾個比較有名 也在大型計算軟體上有被應用的模型 另外像是一個叫做密度泛函緊束縛(DFTB)的理論其實其本質也是一個電荷轉移理論 DFTB = Tight binding+charge model 我自己的評估電荷轉移未來10幾年應該還是會有非常多的經費挹注和發展 因為它能解釋化學反應和生化反應 酵素催化作用 蛋白質摺疊 溶劑效應等等 在生醫製藥方面 能夠被應用的領域也非常廣 以上 不知道台灣做電荷轉移理論的研究學者多嗎??? 諾貝爾化學獎得主Warshel 本身就是研究電荷轉移理論非常廣泛的一個專家 --

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