Molecular Simulations with in-deMon2k QM/MM, a Tutorial-Review

Autor: Dennis R. Salahub, Patrizia Calaminici, Luis López-Sosa, Tzonka Mineva, Gerald Geudtner, Aurelio Alvarez-Ibarra, Karim Hasnaoui, Aurélien de la Lande, Jérôme Cuny, Fabien Cailliez, Andreas M. Köster, Cristina Garcia Iriepa, Isabelle Navizet, Xiaojing Wu
Přispěvatelé: Laboratoire de Chimie Physique (LCP), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Institut de Biologie Physico-Chimique, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Matériaux Avancés pour le Catalyse et la Santé, Institut Charles Gerhardt Montpellier - Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux de Montpellier (ICGM ICMMM), Université Montpellier 1 (UM1)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Montpellier 1 (UM1)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Modélisation, Agrégats, Dynamique (LCPQ) (MAD), Laboratoire de Chimie et Physique Quantiques (LCPQ), Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Centro de Investigacion y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional (CINVESTAV), Departamento de Quimica - Cinvestav, Laboratoire de Modélisation et Simulation Multi Echelle (MSME), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Université Paris-Est Marne-la-Vallée (UPEM), Department of Chemistry, Centre for Molecular Simulation, University of Calgary, Henan University of Science and Technology, Institut Charles Gerhardt Montpellier - Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux de Montpellier (ICGM), Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Université Paris-Est Marne-la-Vallée (UPEM)-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Université Montpellier 1 (UM1)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Molecules
Molecules, MDPI, 2019, 24 (9), pp.1653. ⟨10.3390/molecules24091653⟩
Molecules, Vol 24, Iss 9, p 1653 (2019)
Volume 24
Issue 9
ISSN: 1420-3049
DOI: 10.3390/molecules24091653⟩
Popis: deMon2k is a readily available program specialized in Density Functional Theory (DFT) simulations within the framework of Auxiliary DFT. This article is intended as a tutorial-review of the capabilities of the program for molecular simulations involving ground and excited electronic states. The program implements an additive QM/MM (quantum mechanics/molecular mechanics) module relying either on non-polarizable or polarizable force fields. QM/MM methodologies available in deMon2k include ground-state geometry optimizations, ground-state Born&ndash
Oppenheimer molecular dynamics simulations, Ehrenfest non-adiabatic molecular dynamics simulations, and attosecond electron dynamics. In addition several electric and magnetic properties can be computed with QM/MM. We review the framework implemented in the program, including the most recently implemented options (link atoms, implicit continuum for remote environments, metadynamics, etc.), together with six applicative examples. The applications involve (i) a reactivity study of a cyclic organic molecule in water
(ii) the establishment of free-energy profiles for nucleophilic-substitution reactions by the umbrella sampling method
(iii) the construction of two-dimensional free energy maps by metadynamics simulations
(iv) the simulation of UV-visible absorption spectra of a solvated chromophore molecule
(v) the simulation of a free energy profile for an electron transfer reaction within Marcus theory
and (vi) the simulation of fragmentation of a peptide after collision with a high-energy proton.
Databáze: OpenAIRE
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