Новый метод компьютерного моделирования позволит упростить расчеты строения для кристаллических решеток гидратов, позволяя фокусироваться на наиболее вероятных.

Клетка, состоящая из 24 молекул воды (водородные связи обозначены зеленым). (Рисунок из J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/ja9011222)

Гидратные решетки, представляющие собой «клетки», образованные из связанных водородными связями молекул воды, интересны для исследователей, как с теоретической, так и с практической точки зрения. К настоящему времени компьютерное моделирование гидратов, наиболее подходящих для практических целей представляет собой очень сложную задачу, так как при расчете приходится перебирать миллионы возможных конфигураций водородных связей, которые могут образоваться.

Исследователи из Тихоокеанской Северо-западной Национальной Лаборатории (PNNL) под руководством Сотириса Ксантеаса (Sotiris S. Xantheas) разработали подход, способный упростить расчеты строения наиболее вероятных структур гидратных кристаллических решеток.

Исследователи из PNNL сосредоточилась на изучении семейства решеток, образованных шестью клетками, содержащими 24 молекулы воду и двумя клетками, образованными 20 молекулами воды. На первом этапе исследователи исключили из рассмотрения кристаллические решетки, обладающие наиболее высокой энергией образования, затем постепенно сокращали количество вероятных структур.

Сократив количество вероятных структур с трех миллионов до 321, исследователи использовали компьютерное моделирование для оптимизации структур наиболее выгодных по энергии трехмерных кристаллических решеток. Новый метод может помочь исследователям оптимизировать дизайн гидратных кристаллических решеток требуемого строения и энергии.

Источники:

1. J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/ja9011222

2. http://www.chemport.ru