Počítačové modelování interakcí molekul s minerálními povrchy

Hana BARVÍKOVÁ

Bachelor's thesis

Computer simulation of interactions of molecules with mineral surfaces

Abstract:

Práce je zaměřena na molekulární dynamiku, modelování interakcí a počítačové simulace. Seznamuje s prací v programu GROMACS, určeným pro potřeby počítačového modelování a simulací. Podává základy molekulární dynamiky a seznamuje s modelováním interakcí organických molekul s minerálními povrchy. Hlavním úkolem práce bylo provedení několika zadaných simulací v programu GROMACS a analyzování výsledků těchto simulací. Text práce popisuje nejdůležitější utility GROMACSu a formáty souborů potřebné pro práci s uvedeným softwarem a jejich použití. Pomocí zmíněného programu bylo připraveno několik systémů skládajících se z kombinací organických molekul jako jsou kyselina benzoová, fenol, kyselina salicylová nebo jejich deprotonovaných forem s křemenným povrchem o různé hustotě povrchového náboje. Následně byla provedena analýza výsledků simulací, chování jednotlivých struktur, adsorpčních geometrií a interakčních energií. Práce může sloužit i jako stručný návod pro práci s programem GROMACS s ohledem na simulování a analýzu systémů obsahujících rovinné povrchy. V rámci projektu MetaCentrum mi bylo umožněno pracovat s počítačovým klatrem Hermes náležejícím Jihočeské univerzitě v Českých Budějovicích.

Abstract:

This thesis is focused on molecular dynamics, modelling interactions and their simulation. One of the tasks was to familiarize with GROMACS, a molecular dynamics simulation software. This work also introduces the basics of molecular dynamics and modelling interactions of organic molecules with mineral surfaces. The aim of the thesis was to solve model tasks in GROMACS and analyze the output results. The thesis describes some of the most important file formats and utilities that are needed for working with GROMACS and the use of both the formats and the utilities. In this program, I built up several systems consisting of combinations of organic molecules such as benzoic acid, phenol, salicylic acid and their conjugate bases with mineral surfaces (quartz crystal) of different surface charge density. Furthermore I analyzed the results of these simulations, behaviour of the structures and adsorption geometries and interaction energies within these systems. The thesis might also serve as a quick introduction and familiarization with GROMACS with emphasis on simulations and analysis of systems with planar interfaces. Within the MetaCentrum Project I worked on the Hermes Computer Cluster belonging to the Faculty of Science at the University of South Bohemia.

Keywords

molekulární dynamika, počítačové simulace, GROMACS, modelování interakcí, organické molekuly, minerální povrchy, křemen, povrchová hustota náboje, adsorpce, interakční energie

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 24. 4. 2012

Accessible from:: 24. 4. 2012

Thesis defence

• Supervisor: RNDr. Milan Předota, Ph.D.

UNIVERSITY OF SOUTH BOHEMIA IN ČESKÉ BUDĚJOVICE

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Electrotechnics and Informatics / Measuring and Computer Technology