TIP4P/2005およびSPC/FW水モデルの精度

水は、生体有機分子を含むモデルシステムの主要な溶媒として使用されます。適切な水モデルを選択することは、細胞で発生する生物物理学的および生化学的プロセスの研究における重要なステップです。現在の作業では、水に2つの異なる力場を使用して分子動力学シミュレーションを実行します。これは、分子間相互作用のみが考慮される剛性モデルTIP4P/2005と、分子内相互作用も考慮される柔軟なモデルSPC/FWです。シミュレーションは、実験と比較して、バルク水（密度および熱膨張係数、せん断粘度、放射状分布関数、誘電率）の計算された特性の精度（密度および熱膨張係数）の精度に対する分子内相互作用の影響を決定することを目的としています。結果、250〜370 Kの温度範囲で。剛性モデルの結果は、スーパークーリング水のせん断粘度と水誘電率を除き、計算された量のほとんどの実験と比較して最小の偏差を示すことがわかります。柔軟なモデルは、実験とより良い一致を提示します。

Water is used as the main solvent in model systems containing bioorganic molecules. Choosing the right water model is an important step in the study of the biophysical and biochemical processes that occur in cells. In the present work, we perform molecular dynamics simulations using two distinct force fields for water: the rigid model TIP4P/2005, where only intermolecular interactions are considered, and the flexible model SPC/Fw, where intramolecular interactions are also taken into account. The simulations aim to determine the effect of the inclusion of intramolecular interactions on the accuracy of calculated properties of bulk water (density and thermal expansion coefficient, self-diffusion coefficients, shear viscosity, radial distribution functions, and dielectric constant), as compared to experimental results, over a temperature range between 250 and 370 K. We find that the results of the rigid model present the smallest deviations relative to experiments for most of the calculated quantities, except for the shear viscosity of supercooled water and the water dielectric constant, where the flexible model presents better agreement with experiments.