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Path-integral molecular dynamics simulations of glycine-(H$$_2$$O)$$_n$$ ($$n$$ = 1-7) clusters on semi-empirical PM6 potential energy surfaces

半経験的PM6ポテンシャルエネルギー面におけるグリシン-水クラスターの経路積分分子動力学シミュレーション

吉川 武宏*; 茂木 春樹*; 柿崎 陽*; 高柳 敏幸*; 志賀 基之

Yoshikawa, Takehiro*; Motegi, Haruki*; Kakizaki, Akira*; Takayanagi, Toshiyuki*; Shiga, Motoyuki

水素結合性のglycine-(H$$_2$$O)$$_n$$($$n$$=1-7)クラスターについて、半経験的PM6ポテンシャルに基づいた経路積分分子動力学シミュレーションを行った。小さめの$$n$$=1-3のクラスターについては、中性のグリシンと中性の水との間の水素結合錯体の構造をとる。一方、大きめの$$n$$=4-6のクラスターでは、COOHカルボキシル基と水の間のプロトン移動が起こりやすくなるが、やはり全体の構造としては中性のグリシンと水である。これに対し、$$n$$=7の場合は、グリシンがNH$$_{3}^+$$とCOO$$^-$$を持つ双性イオンの構造になりやすい。

Path-integral molecular dynamics simulations for the hydrogen-bonded glycine-(H$$_2$$O)$$_n$$ ($$n$$ = 1-7) clusters have been carried out using an on-the-fly direct dynamics technique at the semiempiricalPM6 level of theory. In the case of smaller clusters with $$n$$ = 1-3, the simulations show that the clusterstructure takes exclusively the hydrogen-bonded complex between a canonical neutral glycine and a water cluster moiety. In contrast, it was found that proton-exchange processes effectively occur between the COOH carboxylic group and water cluster moiety for $$n$$ = 4-6 clusters although the overall structures are the complex between a neutral glycine and water clusters. In the case of the $$n$$ = 7 cluster, glycine preferentially takes a zwitterionic form having NH$$_{3}^+$$ and COO$$^-$$ functional groups.

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パーセンタイル:48.12

分野:Chemistry, Physical

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