Двухступенчатая методика расчета свободной энергии образования субнанометровых полостей в воде методом термодинамического интегрирования

В работе представлена оригинальная двухступенчатая схема расчета свободной энергии образования полостей различных объема и формы в воде методом термодинамического интегрирования. Статистические интегралы вычисляются с использованием моделирования ансамбля молекул воды методом Монте-Карло с наложением периодических граничных условий. Реализация предложенной схемы осуществлена в программе CAVE (CAVity free Energy). С целью определения оптимальных параметров моделирования в рамках предложенного алгоритма проведены тестовые расчеты по определению свободной энергии кавитации для сферы, а также для нескольких органических молекул малого и среднего размера. Взаимодействие между молекулами воды описывалось в рамках четырехточечной неполяризуемой модели TIP4P. Для тестирования программы CAVE с ее использованием был рассчитан при нормальных условиях ряд термодинамических характеристик TIP4P-модели. Все найденные величины совпадают в пределах погрешностей с известными ранее. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (код проекта 06-03-33171).