Dinâmica molecular

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PMEMD-HW : simulação por dinâmica molecular usando hardware reconfigurável

PMEMD-HW : simulação por dinâmica molecular usando hardware reconfigurável

Por fim, o artigo mostra que algoritmos baseados em grade são interessantes para mapear a função de Green, necessária para o cálculo das forças de Coulomb. Esse mé- todo, chamado Multigrid, é visto em diversos artigos como os de Gu e Herbort [GU07a], Azizi et al. [AZI04] e Cho, Bourgeois e Fernández-Zepeda [CHO08]. O multigrid se mostra excelente para FPGAs, pois tira vantagem do alto número de memórias RAM endereça- das independentemente e da eficiência para implementação de estruturas sistólicas com- plexas, e para dinâmica molecular, pois é rápido e preciso para cálculos eletrostáticos. Outro benefício é dispensar o uso de FFT 3D. O modo de operação do multigrid se dá em três passos principais: aplicar as cargas em grades 3D, efetuar convoluções nas grades e aplicá-las novamente nas partículas. O paralelismo resultante acelera a computação e diminui a quantidade de pipelines.
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Interação de nanotubos de carbono e cadeias de polifluoreno: Dinâmica molecular e...

Interação de nanotubos de carbono e cadeias de polifluoreno: Dinâmica molecular e...

A dinâmica molecular nos permite explorar o espaço de fase do sistema devido a sua ergodicidade, ou seja, a média temporal das configurações que o sistema adota ao longo de uma simulação de dinâmica molecular equivale a obter médias das configurações do espaço de fase com pesos proporcionais à probabi- lidade de certa geometria ser encontrada. Podemos, então, obter amostras das geometrias do estado excitado eletrônico de uma substância se utilizarmos um campo de forças clássico que reproduza a superfície de energia potencial efetiva nesse estado. Em particular, reparametrizar um campo de forças para reprodu- zir os comprimentos de ligação, ângulos, torções e frequências de oscilação da molécula do estado excitado é uma forma de obter essa superfície. Outra forma de obter essa estatística é levar em conta os estados vibracionais da molécula no estado excitado [87;88] , mas esta abordagem, por se tratar de cálculo semiempírico, acaba tendo aplicabilidade limitada a sistemas de pequeno porte.
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SIMULAÇÃO, POR DINÂMICA MOLECULAR, DAS INTERAÇÕES ÁGUA-ETANOL-NaCl COM FOSFOLIPÍDEOS DE MEMBRANA

SIMULAÇÃO, POR DINÂMICA MOLECULAR, DAS INTERAÇÕES ÁGUA-ETANOL-NaCl COM FOSFOLIPÍDEOS DE MEMBRANA

Eritrócitos, hemácias ou células vermelhas do sangue, são células únicas dentre as células de mamíferos. São isentas de organelas e núcleo, contendo em seu interior hemoglobina, circundada por uma membrana celular. Responsáveis pelo transporte de oxigênio dos pulmões aos tecidos, e dióxido de carbono dos tecidos aos pulmões, o que torna sua integridade importante para o bom funcionamento de todo o organismo. Uma das substâncias que podem gerar efeito sobre a membrana de eritrócitos é o etanol, encontrado em uma grande variedade de produtos. Neste trabalho, estudou-se o efeito das interações entre etanol, água e cloreto de sódio e fosfolipídeos de membrana, usando ensaios experimentais combinados a abordagem de dinâmica molecular. O sangue de dois ratos jovens foi utilizado nos ensaios de fragilidade osmótica de eritrócitos com concentrações crescentes de etanol, de 0 a 50% (v/v). Paralelamente, um estudo teórico envolvendo simulações por dinâmica molecular foi realizado, usando o pacote computacional GROMACS, onde se empregou dipalmitoilfosfatidilcolina – DPPC como modelo de membrana. Nas simulações, empregou-se o campo de força GROMOS 53a6, considerando um tempo de 60 ns para cada sistema com concentrações diferentes de etanol. Os resultados experimentais mostram que com o aumento da concentração de etanol há aumento da lise celular dos eritrócitos. No entanto, a partir de valores próximos a 35% (v/v), a lise é diminuída. Os dados teóricos ilustraram a afinidade do etanol pelos lipídeos de membrana, gerando alterações na orientação das cargas ao longo das bicamadas, formação de poros, alteração na permeabilidade pela mesma e deformações na maior concentração. Constata-se, com este estudo, que o efeito deletério do etanol sobre a membrana de eritrócitos não é dose-dependente e que o mesmo atua diretamente, por interações, com a estrutura da bicamada lipídica.
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Análise de dados de desnaturação proteica obtida por simulações de dinâmica molecular

Análise de dados de desnaturação proteica obtida por simulações de dinâmica molecular

17 Todos os aspetos importantes relacionados com as simulações de dinâmica molecular estão relatados em [Brito 2004]. O objetivo deste trabalho é, não só expor todos os detalhes destas simulações, mas também enquadrá-las como um desafio de Data Mining. Este relata também que não foi explorada a exaustiva coleção de todas as possíveis propriedades relacionadas com as simulações e que ainda não é claro quais as interações físico-químicas que têm um papel determinante em cada fase do processo de desdobramento. Outro aspeto interessante deste trabalho é a ideia que este transmite em termos de recursos necessários para fazer as simulações. Para um cluster de 36 máquinas Pentium 4, o tempo necessário para obtenção de uma simulação é 60 dias. A trajetória produzida ocupa 5 GB.
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Estudo da estrutura e dinâmica molecular em filmes de polifluorenos e correlações...

Estudo da estrutura e dinâmica molecular em filmes de polifluorenos e correlações...

Na prática, esta metodologia é implementada associada à rotação da amostra em torno do ângulo mágico. Dessa forma, é obtida alta resolução do espectro, definindo as linhas de cada grupo químico presente no polímero. Movimentos moleculares que apresentam tempo de correlação menor que 100µs – ou seja, freqüências maiores que 10 kHz – diminuem o acoplamento dipolar entre o próton e o carbono, possibilitando tanto a distinção entre seguimentos que se movem dentro e fora deste intervalo, como também o cálculo das amplitudes e tempo de correlação desses movimentos via simulação numérica. Dessa forma, a técnica de DIPSHIFT é para medir dinâmica de segmentos móveis da cadeia da amostras; que apresentam dinâmica molecular rápidas.
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Estudo das interações de peptídeos antimicrobianos e sistemas miméticos de membrana por dinâmica molecular

Estudo das interações de peptídeos antimicrobianos e sistemas miméticos de membrana por dinâmica molecular

Do ponto de vista global, os resultados obtidos para as diferentes classes de peptídeos nas simulações apresentadas neste trabalho indicam mecanismos de interação com membrana aparentemente opostos, mas que estão relacionados à melhoria da eficiência da interação entre peptídeo e membrana. No caso das Protonectinas os dados sugerem que a agregação entre os peptídeos puros é mais intensa que a agregação entre a mistura de peptídeos que podem se apresentar na forma agregada ou não, dependendo das condições hidrofóbico/hidrofílica do meio em que se encontram. A forma desagregada seria o diferencial que causaria uma melhor eficiência biológica deste par de peptídeos com o modelo de membrana. Para as Jeleínas, os estudos por dinâmica molecular mostraram que os peptídeos de Jeleína I tendem a formar agregados que se assemelham a pequenas esferas em grupos de quatro moléculas de peptídeo e que agem dessa forma sobre o mimético de membrana.
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Simulação por dinâmica molecular de óxidos alcalino-terrosos

Simulação por dinâmica molecular de óxidos alcalino-terrosos

Neste trabalho utilizamos o método de Dinâmica Molecular para simular e ob- servar os efeitos da temperatura e da pressão hidrostática sobre os óxidos de cálcio (CaO), estrôncio (SrO) e bário (BaO). Tais simulações foram realizadas sobre três sistemas compostos por 1728 átomos, dos quais 864 átomos são do tipo Me = Ca , Sr ou Ba e 864 átomos são de oxigênio O. Por estarmos interessados em estudar as propriedades físicas dependentes da temperatura e da pressão aplicada, implemen- tamos os sistemas no ensemble isobárico-isoentálpico (N, P, H), no qual é permitido que o volume do sistema seja uma variável dinâmica, o que nos propicia o estudo de possíveis transformações de fase estrutural. A função potencial utilizada em nossos es- tudos foi o potencial de Vashishta-Rahman[9], que leva em consideração as interações de repulsão estereométrica, de Coulomb, carga-dipolo e de Van der Waals.
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Estudo espectroscópico da dinâmica molecular e empacotamento em semicondutores o...

Estudo espectroscópico da dinâmica molecular e empacotamento em semicondutores o...

da agregação e da dinâmica molecular de grupos específicos em cadeias poliméricas com diferentes dimensões. Neste estudo, utilizamos além de RMN técnicas como: Espectroscopia de absorção UV-VIS e Calorimetria diferencial de varredura - DSC a fim de entender mais profundamente a agregação molecular, a estrutura e a dinâmica desses oligômeros. Elegemos oligômeros de fluorenos, não só pelo fato deste tipo de material ser hoje um dos mais utilizado na fabricação de dispositivos eletroluminescentes, mas também devido a forte tendência de cristalização do polímero com alto peso molecular (3). De fato, em um estudo prévio, foi encontrado evidências, utilizando RMN, que os processos dinâmicos que afetam a fotoluminescência desses materiais são rotações locais de grupos específicos tanto na fase amorfa como na região cristalina do material. No entanto, devido a maior complexidade do polímero de alto peso molecular não foi possível obter informações específicas como ângulos de rotação e tempos de correlação desses movimentos. Assim, um dos objetivos de trabalharmos com oligômeros é conseguir estudar os processos mais específicos, permitindo uma análise mais detalhada dos processos dinâmicos e do empacotamento. Além disso, a outra vantagem de se utilizar oligômero é que poderemos comparar nossos resultados sobre dinâmica conformacional e empacotamento, com cálculos teóricos realizados no grupo de polímeros Bernard Gross e no Departamento de Física da Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP) pela Prof. Melissa Siqueira Pinto em colaboração com o Prof Roberto Mendonça Faria, permitindo assim um entendimento mais completo dos fenômenos envolvidos.
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Simulações por dinâmica molecular de compostos do tipo ABO3 (SrTiO3 e CaTiO3)

Simulações por dinâmica molecular de compostos do tipo ABO3 (SrTiO3 e CaTiO3)

Um método mais abrangente, denominado por Dinâmica Molecular (DM), gera o espaço de fases de um sistema a partir da solução numérica das equações de movimento. As primeiras simulações foram desenvolvidas visando estudar o paradoxo da reversibilidade, por Alder e Wainwrigth [5], mostrando que um sistema simples de 100 esferas impenetráveis convergia rapidamente para o equilíbrio. O uso do método no estudo de materiais é creditado pioneiramente a Vineyard et al. [6] que, através de um potencial repulsivo de curto alcance e outro responsável pela coesão do cristal investigou o processo de dano por radiação no material. Rahman [7] através de um trabalho surpreendente simulando o argônio líquido foi o primeiro a investigar sistemas descritos por potenciais contínuos.
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Dinâmica molecular e formação de domínios em copolímeros em bloco estudados por RMN...

Dinâmica molecular e formação de domínios em copolímeros em bloco estudados por RMN...

Como discutido anteriormente, quando o sistema de spins é tirado da situação de equilíbrio ele fica sujeito ao fenômeno da relaxação, que é descrito por decaimentos observados em RMN. Os tempos de relaxação carregam informações sobre a dinâmica molecular e, como discutido na seção 5.2, as diferenças de são responsáveis pela seleção das fases poliméricas para se obter informações sobre a difusão de spins. Em geral, para polímeros compostos quimicamente por blocos de diferente mobilidade, como os estudados nessa dissertação, o decaimento obtido, por exemplo, através de um experimento de CPMG possui não só uma componente exponencial devido à fase móvel, mas também uma componente gaussiana que é devido à fase rígida. O objetivo do uso da transformada de Laplace Inversa, IL, é ir do domínio do tempo entre ecos para o domínio do tempo de relaxação transversal, determinando diretamente as distribuições de (5), assim como o uso da transformada de Fourier determina as freqüências de grupos químicos distintos em Alto Campo. Assim, com o uso da IL é possível tratar de uma maneira mais elegante os experimentos realizados em Baixo Campo. A IL utilizada neste trabalho conta com apenas um núcleo exponencial, ou seja, é possível fitar apenas distribuições com decaimentos exponenciais (5). Com a aquisição de um FID simplesmente não seria possível o uso da IL devido sua inabilidade de ajuste para este tipo de decaimento. Ao invés de experimentos de CPMG, que consiste de ecos de spins com trem de pulsos de , foram realizados experimentos com trem de ecos MSE (MSE estroboscópico), como discutido na seção 3.2, o qual refocaliza a interação dipolar, minimizando o efeito do decaimento inicial da função gaussiana, possibilitado que a Transformada de Laplace Inversa com núcleo exponencial seja utilizada mesmo que ainda de forma aproximada.
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Estruturação do Eumenine Mastroparano por dinâmica molecular em misturas de TFE-água

Estruturação do Eumenine Mastroparano por dinâmica molecular em misturas de TFE-água

O tetradecapeptídeo Eumenine mastoparano – AF (EMP-AF) extraído do veneno de vespa, em solução aquosa contendo trifluoretanol (TFE) mostra conformação helicoidal anfipática de acordo com os dados de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) e Dicroísmo Circular (CD). A seqüência de aminoácidos tem o N-terminal amidado e três lisinas carregadas (5, 8 e 12). Nesse trabalho, investigamos a estrutura conformacional desse peptídeo em solução aquosa contendo TFE por simulação de dinâmica molecular usando o pacote GROMACS. As simulações foram feitas usando uma caixa cúbica que inclui o TFE (30%) e moléculas de água (70%). O método da troca de réplica foi usado para simular o sistema no intervalo de temperatura (280K - 350K) uniformemente distribuída em 14 processadores. Cada réplica numa dada temperatura T tem uma estrutura aleatória como conformação inicial. Em intervalos fixos de tempo, duas réplicas vizinhas tentam trocar conformações de acordo com a probabilidade de Boltzmann (Ǩ -¨ onde ¨ = (¨ȕ)(¨U), ȕ é 1/κ B T e U a energia potencial).
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DINÂMICA MOLECULAR NO ENSEMBLE CANÔNICO

DINÂMICA MOLECULAR NO ENSEMBLE CANÔNICO

O método que primeiro foi apresentado foi o das variáveis virtuais. Contudo, nas simula- ções de Dinâmica Molecular, precisamos usar a variável tempo em sua escala real e não virtual, lembrando que na abordagem real possuimos a desvantagem de trabalhar com equações que não são mais canônicas, como veremos adiante.

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Estudos computacionais de esfingomielinases D: docking, dinâmica molecular e métodos híbridos QM/MM

Estudos computacionais de esfingomielinases D: docking, dinâmica molecular e métodos híbridos QM/MM

Esfingomielinase D (SMase D) é uma enzima conhecida por catalisar a clivagem de esfingomielina em ceramida-1-fosfato e colina, atividade presente apenas em aranhas do gênero Loxosceles (aranhas marrom) e em bactérias patogênicas do tipo Corynebacterium. A SMase D, também encontrada na literatura como fosfolipase D, é o principal componente do veneno de aranhas do gênero Loxosceles, capaz de induzir sozinha as lesões dermonecróticas características do loxoscelismo. Apesar da importância clínica, poucos detalhes sobre o mecanismo de ação destas enzimas são conhecidos. Neste trabalho, o mecanismo catalítico das SMases D de aranhas do gênero Loxosceles é estudado através de métodos computacionais como docking, dinâmica molecular clássica, simulações a pH constante e métodos híbridos QM/MM. Primeiramente são avaliadas as interações da SMase D com o íon sulfato, mio-inositol-1-fosfato, o substrato esfingomielina e o inibidor suramina, assim como os prováveis estados de protonação das histidinas 12 e 47 na presença e ausência de ligantes. A seguir, a barreira de energia livre experimental para liberação da colina é estimada em 21 kcal/mol através da teoria do estado de transição e da constante catalítica (k cat ) da SMase D de Loxosceles laeta. Este valor
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Dinâmica molecular semi-quântica com aplicação em moléculas diatômicas

Dinâmica molecular semi-quântica com aplicação em moléculas diatômicas

Todos os m´etodos num´ericos de integra¸c˜ao s˜ao baseados em algoritmos de diferen¸cas finitas que resultam da discretiza¸c˜ao do tempo. Em dinˆamica molecular, o c´alculo das for¸cas s˜ao bastante complicados, o que faz com que alguns m´etodos de integra¸c˜ao sejam invi´aveis. M´etodos que envolvam o c´alculo de for¸cas mais de uma vez, a cada passo no tempo, n˜ao podem ser boa escolha, pois o tempo de computa¸c˜ao torna-se muito grande. Como um exemplo, o m´etodo de Runge-Kutta de 4o¯ ordem e suas varia¸c˜oes que exigem o c´alculo das for¸cas quatro vezes, em cada passo, para cada part´ıcula.
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Dinâmica molecular de sistemas iônicos poliatômicos: modelos polarizável e não-p...

Dinâmica molecular de sistemas iônicos poliatômicos: modelos polarizável e não-p...

Mulliken propôs quc, dadas duas espécies, "a" e "b", a energia necessária para "a" retirar um elétron de "b" é Ib - A a, onde I e A são o potencial de ion[r]

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Integração geométrica e uma aplicação à dinâmica molecular

Integração geométrica e uma aplicação à dinâmica molecular

As alternativas ao m´etodo St¨ormer-Verlet podem ser ponderadas da forma seguinte [22]. No campo da dinˆamica molecular, tˆem sido propostos e implementados ao longo dos anos algoritmos alternativos - passam por m´etodos multipasso, tais como os m´etodos Gear expl´ıcitos, e pela fam´ılia Runge-Kutta. Ora, por um lado, estes m´etodos n˜ao s˜ao, em geral, simpl´ecticos nem revers´ıveis e, por outro lado, n˜ao ´e claro que a ordem extra obtida seja relevante, uma vez que eles exibem, no que concerne `a energia, uma estabilidade relativamente fraca no longo prazo. A vantagem principal dos m´etodos multipasso reside na precis˜ao significativa obtida com um custo m´ınimo em termos de c´alculo da for¸ca. Os m´etodos Runge-Kutta envolvem uma sequˆencia de est´agios interm´edios e, cada um deles exige o c´alculo de uma for¸ca; por este motivo, provavelmente, n˜ao ser´a vantajoso considerar m´etodos da fam´ılia Runge-Kutta de ordem significativa em simula¸c˜oes em dinˆamica molecular, j´a que uma precis˜ao significativa n˜ao ´e um requisito cr´ıtico.
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Estudo da fusão de superfície da prata por dinâmica molecular

Estudo da fusão de superfície da prata por dinâmica molecular

A fus˜ao de superf´ıcie foi prevista teoricamente cerca de 30 anos antes de ser observada experimentalmente. Com o desenvolvimento de computadores mais velozes e com maior capacidade de processamento e da elabora¸c˜ao de algoritmos mais eficientes, as simula¸c˜oes computacionais tˆem abrangido um n´ umero crescente de aplica¸c˜oes e problemas cada vez mais complexos. Simula¸c˜oes computacionais tˆem ganhado a aten¸c˜ao de muitos cientistas em diversas ´areas do conhecimento, sobretudo na f´ısica da mat´eria condensada. A dinˆa- mica molecular (DM), em especial, permite ao pesquisador realizar experimentos virtuais em materiais, com total controle de sua estrutura atˆomica. Uma “boa” DM n˜ao apenas reproduz as propriedades f´ısicas dos materiais em condi¸c˜oes normais de laborat´orio, mas tamb´em d´a a possibilidade de obter as propriedades do material em condi¸c˜oes extremas. O objetivo deste trabalho ´e analisar a ocorrˆencia da fus˜ao de superf´ıcie em prata (Ag) utilizando a DM cl´assica. Para isso, preparamos trˆes sistemas com estrutura FCC mo- nocristalinos, cada qual com as superf´ıcies orientadas nas dire¸c˜oes cristalogr´aficas [100], [110] e [111]. Durante as simula¸c˜oes, foram monitoradas propriedades dinˆamicas, como o deslocamento quadr´atico m´edio, e estruturais, como o fator de estrutura, para podermos observar o comportamento dos ´atomos na superf´ıcie. Para reproduzir as caracter´ısticas f´ısicas da prata, foi utilizado um potencial de intera¸c˜ao elaborado por Williams et al. 16
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Dinâmica molecular no núcleo de Trypanosoma cruzi

Dinâmica molecular no núcleo de Trypanosoma cruzi

O modo como se formam os sítios dos diversos processos nucleares, incluindo a replicação do DNA, está começando a ser esclarecido. Dois modelos têm sido propostos: modelo determinístico e auto-organização do núcleo. No modelo determinístico as estruturas ditam as funções, ou seja, as estruturas que formam o núcleo estão dispostas de tal maneira que há local determinado para que cada evento ocorra, assim os compartimentos funcionais do núcleo, como sítios de replicação e transcrição, por exemplo, são estabelecidos pelas estruturas nucleares estáveis, tais como a rede de lamina e filamentos de actina. Já o modelo de auto-organização nuclear é baseado na interação dinâmica das moléculas nucleares. Então, em determinado momento moléculas solúveis são recrutadas e passam a interagir com o DNA ou mesmo com proteínas que já estejam ligadas a ele formando um sítio funcional temporário, que se desfaz quando tal processo acaba (Misteli, 2007). Como já dito aqui, em levedura a formação dos sítios de replicação ocorre de forma auto-organizada, pois na falta de uma proteína inicial, a Cdc6, as demais proteínas por ele recrutadas não se unem, portanto o sítio não é formado (Kitamura et al, 2006).
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QuimFisica3Cap2 (Dinâmica Molecular das Reações)[Aula]

QuimFisica3Cap2 (Dinâmica Molecular das Reações)[Aula]

• Dinâmica das Colisões Moleculares: Colisões Reativas; Superfícies de Energia Potencial; Alguns Resultados de Experimentais e Teóricos.. – Catálise Homogênea & Heterogênea..[r]

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QuimFisica3Cap2 (Dinâmica Molecular das Reações)[Aula]

QuimFisica3Cap2 (Dinâmica Molecular das Reações)[Aula]

➔ Termodinâmica Estatística Termodinâmica Estatística: Realiza a ligação entre as propriedades macroscópicas (termodinâmicas) e as propriedades microscópicas (quanto-mecânicas). ➔ A c[r]

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