Ein glattes Solvatationspotential basierend auf dem leitfähigkeitsähnlichen Screening-Modell

Die Entwicklung eines glatten Solvatationspotentials, aus dem analytische Ableitungen abgeleitet werden können, ist wichtig für molekulare Anwendungen, die eine Geometrieoptimierung und konformationales Sampling erfordern. Ableitungen in konventionellen Randbereichselement-Solvatationsmethoden werden typischerweise approximativ behandelt und enthalten Singularitäten, die aus Diskontinuitäten im Potential resultieren. Wir präsentieren ein einfaches glattes Solvatationspotential, das auf dem von Klamt und Schüürmann vorgeschlagenen leitfähigkeitsähnlichen Screening-Modell basiert (Klamt, A.; Schüürmann, G. J. Chem. Soc., Perkin. Trans. 2, 1993, 799). Das Modell verwendet eine einfache, lösungsmittelzugängliche Oberfläche mit einer atomaren Sphären-Diskretisierung, die auf hochordentlichen angularen Quadraturschemata für sphärische Harmoniken basiert. Oberflächelemente werden durch sphärische Gaußsche Funktionen modelliert, deren Exponenten kalibriert sind, um die exakte Born-Ion-Energie und die uniforme Oberflächenladungsdichte zu erhalten und um Coulomb-Singularitäten zu vermeiden, die in konventionellen Punktladungsoberflächenelementmodellen vorhanden sind. Die Menge der linearen Gleichungen wird modifiziert, um ein rigoros glattes Solvatationspotential zu erzeugen, indem der Effekt neuer Oberflächelemente über einen endlichen Schaltbereich um jedes Atom ein- oder ausgeschaltet werden kann. Numerische Tests der Methode werden bereitgestellt, zusätzlich zu Diskussionen über rotationssymmetrische Varianz, Verallgemeinerung auf beliebige interne Dielektrika, Verwendung von Einschränkungen und Erweiterung zu einem glatten Flächenmodell.