【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于微納尺度分子模擬，特別是涉及一種量化分子間氫鍵作用能的分子動力學模擬方法、系統、設備及介質。
技術介紹
1、氫鍵對于許多物質的物理化學性質具有重要的影響，由于氫鍵的存在，部分物質表現出一些反常的物理化學性質，氫鍵作用影響了締結物質的結構和動力學性質，但是目前氫鍵研究的發展進程并不令人滿意，對其本質的研究仍為物理和化學領域的熱點，現如今已有不少對氫鍵性質的研究，在此基礎上對氫鍵之間的相互作用能進行量化，是研究分子間相互作用能的重要組成部分，有利于揭示反應的微觀進程；推動能源創新；預測材料的性能變化等，所以對于一種能夠量化分子間氫鍵作用能的方法則顯得極為必要。
2、分子動力學模擬方法是一種在微納尺度上，以經典力學、統計力學等學科為基礎，運用統計物理學原理，通過計算來研究原子和分子的動態流變，從而對分子間相互作用等結果進行模擬研究的仿真技術，該方法可以在由分子體系的不同狀態構成的系統中抽取樣本，從而計算體系構型積分，以構型積分的結果為基礎進一步計算體系中的所需性質參數。該方法在多個學科中均起到支撐作用，相較于其他方法有著特有的優越性。
3、目前，分子動力學模擬技術已在石油、化工、材料科學與工程、生物科學等多個
得到廣泛應用，展現出重要的科研價值與科學意義。鑒于此，利用分子動力學模擬技術來量化分子間氫鍵相互作用能，無疑是一種極具潛力的方法。然而，盡管分子動力學模擬技術具備諸多優勢，但在氫鍵作用能量化方面的應用仍有待深化，氫鍵研究的整體進程仍面臨挑戰，亟需更為有效的量化手段來推動這一領域的深入發
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種量化分子間氫鍵作用能的分子動力學模擬方法、系統、設備及介質，以解決上述現有技術存在的問題。
2、為實現上述目的，本專利技術提供了一種量化分子間氫鍵作用能的分子動力學模擬方法，包括：
3、通過分子動力學模擬軟件建立待研究分子對應的分子模型；
4、構建所述分子模型對應的晶胞復合模型；
5、確定待研究分子在氫鍵相互作用過程中的供體和受體；
6、基于預設環境參數和預設模擬時長對所述晶胞復合模型進行氫鍵相互作用模擬，并統計氫鍵相互作用模擬過程中的關鍵參數，所述關鍵參數包括平衡阱深參數、氫鍵供體受體原子距離和氫鍵供體受體原子鍵角；
7、基于統計的關鍵參數計算氫鍵的相互作用能，得到氫鍵相互作用的動態變化數據。
8、可選的，所述通過分子動力學模擬軟件建立待研究分子對應的分子模型，具體包括：
9、在分子動力學模擬軟件新建模型文件，并導入或構建待研究分子的分子結構；根據預設研究需求，生成不同視角、不同細節層次的可視化模型，完成分子模型的構建。
10、可選的，所述構建所述分子模型對應的晶胞復合模型，具體包括：
11、基于構建晶胞命令和預設研究需求將所述分子模型構建成基本單元；
12、通過層疊晶胞命令將各項基本單元合并成晶胞復合模型。
13、可選的，所述確定待研究分子在氫鍵相互作用過程中的供體和受體，具體包括：
14、通過可視化模型對待研究分子間各個運動狀態進行模擬，確定氫鍵相互作用過程中的供體原子和受體原子。
15、可選的，所述基于統計的關鍵參數計算氫鍵的相互作用能，具體包括：
16、將統計的關鍵參數輸入氫鍵計算模型中計算氫鍵的相互作用能：
17、
18、式中，ehb為氫鍵的相互作用能，dhb為平衡阱深參數，rhb為氫鍵相互作用的尺寸半徑，取決于用于分配電荷的慣例，rda為供體與受體原子之間的距離，θdha為氫原子與其供體和受體之間的鍵角。
19、一種量化分子間氫鍵作用能的分子動力學模擬系統，包括：
20、模型構建模塊，用于通過分子動力學模擬軟件建立待研究分子對應的分子模型；構建所述分子模型對應的晶胞復合模型；確定待研究分子在氫鍵相互作用過程中的供體和受體；
21、氫鍵相互作用模擬模塊，用于根據預設環境參數和預設模擬時長對所述晶胞復合模型進行氫鍵相互作用模擬，并統計氫鍵相互作用模擬過程中的關鍵參數，所述關鍵參數包括平衡阱深參數、氫鍵供體受體原子距離和氫鍵供體受體原子鍵角；基于統計的關鍵參數計算氫鍵的相互作用能，得到氫鍵相互作用的動態變化數據。
22、一種電子設備，包括存儲器及處理器，所述存儲器用于存儲計算機程序，所述處理器運行所述計算機程序以使所述電子設備執行所述的一種量化分子間氫鍵作用能的分子動力學模擬方法。
23、一種計算機可讀存儲介質，其存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執行時實現所述的一種量化分子間氫鍵作用能的分子動力學模擬方法。
24、本專利技術的技術效果為：
25、(1)有利于揭示反應的微觀進程，解釋微觀現象的反應機理。通過氫鍵相互作用能的量化，可以深入到分子尺度，直觀的解釋氫鍵的形成、斷裂以及重排等動態變化，這些動態過程與化學反應的微觀進程緊密相關，直接影響著后續反應的速率等因素。
26、(2)有利于預測材料的性能變化，進行下一步實驗方案的設計和安排。氫鍵的存在可以顯著影響材料的力學性能、熱穩定性、溶解性等行為，通過準確量化分子間氫鍵的相互作用能，才能夠建立起材料微觀結構與宏觀性能之間的定量關系，這種計算模擬的預測和設計方法能夠降低研發成本，加速開發進程。
27、(3)有利于推動能源創新，在電池性能優化和儲氫材料開發方面，電池內部涉及電極材料與電解液之間復雜的相互作用，其中氫鍵作用的微妙變化會對離子之間的傳輸速率與電極反應過程產生影響。在儲氫領域，安全高效的存儲與運輸氫能是較為關鍵的問題，部分運輸氫氣的材料能夠與氫氣分子間形成特定強度的氫鍵相互作用，所以量化分子間氫鍵作用能有利于推動能源結構向綠色、可持續方向轉型。
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1.一種量化分子間氫鍵作用能的分子動力學模擬方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種量化分子間氫鍵作用能的分子動力學模擬方法，其特征在于，所述通過分子動力學模擬軟件建立待研究分子對應的分子模型，具體包括：
3.根據權利要求1所述的一種量化分子間氫鍵作用能的分子動力學模擬方法，其特征在于，所述構建所述分子模型對應的晶胞復合模型，具體包括：
4.根據權利要求1所述的一種量化分子間氫鍵作用能的分子動力學模擬方法，其特征在于，所述確定待研究分子在氫鍵相互作用過程中的供體和受體，具體包括：
5.根據權利要求1所述的一種量化分子間氫鍵作用能的分子動力學模擬方法，其特征在于，所述基于統計的關鍵參數計算氫鍵的相互作用能，具體包括：
6.一種量化分子間氫鍵作用能的分子動力學模擬系統，其特征在于，包括：
7.一種電子設備，其特征在于，包括存儲器及處理器，所述存儲器用于存儲計算機程序，所述處理器運行所述計算機程序以使所述電子設備執行根據權利要求1-5中任一項所述的一種量化分子間氫鍵作用能的分子動力學模擬方法。
...【技術特征摘要】
1.一種量化分子間氫鍵作用能的分子動力學模擬方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種量化分子間氫鍵作用能的分子動力學模擬方法，其特征在于，所述通過分子動力學模擬軟件建立待研究分子對應的分子模型，具體包括：
3.根據權利要求1所述的一種量化分子間氫鍵作用能的分子動力學模擬方法，其特征在于，所述構建所述分子模型對應的晶胞復合模型，具體包括：
4.根據權利要求1所述的一種量化分子間氫鍵作用能的分子動力學模擬方法，其特征在于，所述確定待研究分子在氫鍵相互作用過程中的供體和受體，具體包括：
5.根據權利要求1所述的一種量化分子...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王鳳嬌，徐駿程，孟詳昊，徐賀，胡超洋，劉義坤，
申請(專利權)人：東北石油大學，
類型：發明
國別省市：
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