Проект 2 Компьютерное проектирование хемосенсорного материала Разработка комплекса программ многомасштабного моделирования Задача: спроектировать под заданный набор аналитов необходимый набор флуоресцентных хемосенсорных материалов. Комплекс размещен на Сайте и поставлен в Университеты Екатеринбурга, С.Петербурга, Иркутска

Комплекс NanoModel.ru Уровни расчетов МолекулярныйСупра- молекулярный НаноМезо ~ 1 nm~ 3 nm~ 100 nm~ 10 μm Структура фрагментов РЦ Спектры поглощения и флуоресценции индикаторов и комплексов индикатор- аналит Структура РЦ Энергии адсорбции аналитов Свойства НЧ Распределение аналита в НЧ Структура ансамбля НЧ Распределение аналита в ансамбле НЧ Оптический отклик ансамбля НЧ

Комплекс NanoModel.ru 2 Методы расчетов Молекулярная динамика структура РЦ энергии адсорбции аналитов Решение уравнений диффузии распределение аналитов в ансамбле НЧ Диссипативная динамика частиц структура ансамбля НЧ Решение уравнений Максвелла (FDTD) оптический отклик ансамбля НЧ на присутствие аналитов Комплекс позволяет проводить расчеты от молекулярного до мезоскопического уровней в единой среде моделирования: Метод функционала плотности структура элементов РЦ спектральные характеристики

4 Моделирование рецепторного центра Нильский Красный/полистирол Структура рецепторного центра Энергии взаимодействия аналитов с РЦ и матрицей Структура полимерной матрицы Лаб. 102 Методом молекулярной динамики построены модели структур комплексов молекулы красителя Нильского Красного (НК) на поверхностях полистирола (ПС) различного вида. В качестве поверхностей рассмотрены поверхность пленки и поверхности клубков изолированных цепей полистирола. Разнообразие форм поверхности позволяет получать комплексы НК с локальным окружением различного строения. После этого структура и спектры поглощения НК, адсорбированного на поверхности наночастицы ПС были исследованы квантово-химически методом TDDFT. Кластер обрезали так, чтобы оставить только ближайшие к красителю фенильные кольца. Последние заменяли на эффективные фрагментные потенциалы. В этой модели были рассчитаны спектры поглощения системы НК/ПС и комплекса НК-MeOH/ПС. Результаты согласуются с расчетом, учитывающим те же фенильные кольца в явном виде, и с расчетом в континуальной модели PCM. Опубликованы две статьи.