効率的かつ正確なQM/MM分子動力学、自由エネルギー、および励起状態特性のためのCharmm-Turgomoleインターフェイス

ハーバード分子力学（charmm）とターボールの化学との間の量子機械（qm）/分子機械（mm）界面について説明します。charmmは、分子動力学（MD）や自由エネルギーの摂動など、大規模なシミュレーションアルゴリズムのセットを提供し、成熟した非分解性およびdrude分極性の力場のサポートを提供します。Turbomoleは、密度汎関数理論または波動関数法と励起状態特性を使用した高速QM計算を提供します。Charmm-Turbomoleは、大規模な（トリプルζ）基底セットを備えたファーストプリンシップメソッドを使用した拡張QM/MM MDシミュレーションに適しています。MG（2+）（AQ）のQM/MMシミュレーションでこれらの機能を実証します。MM外側球体水分子はSWM4-NDP drude偏光場を使用して表現され、イオンと内部配位球をQM PBEを使用して表現します。、PBE0、およびMP2メソッド。Mg（2+）およびZn（2+）の相対溶媒和遊離エネルギーは、熱力学的統合を使用して計算されました。また、励起状態特性の機能も示します。インドールの時間平均溶液吸収スペクトル、インドール1LA励起状態の排出スペクトル、およびオキサセファムの電子円形二色性スペクトルを計算します。

The quantum mechanical (QM)/molecular mechanical (MM) interface between Chemistry at HARvard Molecular Mechanics (CHARMM) and TURBOMOLE is described. CHARMM provides an extensive set of simulation algorithms, like molecular dynamics (MD) and free energy perturbation, and support for mature nonpolarizable and Drude polarizable force fields. TURBOMOLE provides fast QM calculations using density functional theory or wave function methods and excited state properties. CHARMM-TURBOMOLE is well-suited for extended QM/MM MD simulations using first principles methods with large (triple-ζ) basis sets. We demonstrate these capabilities with a QM/MM simulation of Mg(2+) (aq), where the MM outer sphere water molecules are represented using the SWM4-NDP Drude polarizable force field and the ion and inner coordination sphere are represented using QM PBE, PBE0, and MP2 methods. The relative solvation free energies of Mg(2+) and Zn(2+) were calculated using thermodynamic integration. We also demonstrate the features for excited state properties. We calculate the time-averaged solution absorption spectrum of indole, the emission spectrum of the indole 1La excited state, and the electronic circular dichroism spectrum of an oxacepham.