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如今，當(dāng)借助超級(jí)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)新藥物、電子設(shè)備以納米級(jí)運(yùn)行時(shí)，對(duì)于科學(xué)家而言，了解相鄰分子之間如何相互作用是非常重要的。為此，他們需要以最高的精確度知道原子的大小?，F(xiàn)代量子化學(xué)方法在這里可能會(huì)有所幫助，但是它們提供的答案不夠準(zhǔn)確，或者需要花費(fèi)數(shù)月的時(shí)間才能完成。ITMO大學(xué)的科學(xué)家及其俄羅斯科學(xué)院的同事提出了一種統(tǒng)計(jì)分析分子間相互作用和原子大小的新方法。他們的研究成為ChemPhysChem雜志的頭版。

從化學(xué)的角度來(lái)看，我們所有人都生活在一個(gè)永恒的分子間相互作用的世界中。泡茶、消化食物，所有這些都取決于特定分子相互作用的方式。問(wèn)題在于現(xiàn)代量子化學(xué)方法不足以完全和精確地描述分子間相互作用的特征。

再說(shuō)一遍，今天，對(duì)于科學(xué)家而言，了解分子間相互作用的能量非常重要。研究人員需要有關(guān)新藥分子如何與生物體細(xì)胞相互作用或新半導(dǎo)體分子結(jié)構(gòu)的精確數(shù)據(jù)。分子相互作用方式的微小變化可能會(huì)使發(fā)明非常有效或完全失效。化學(xué)家們找到了一條出路：為了確定分子間相互作用在多大程度上影響化學(xué)系統(tǒng)的性質(zhì)，他們開始使用原子有效大小的原理，通常被稱為范德華半徑。這個(gè)概念意味著，如果原子彼此之間的距離比特定距離更近，那么它們之間的相互作用就很明顯。否則，可以忽略。

但是，由于確定范德華半徑的方法的特殊性，它們的值通常會(huì)小10-15％。結(jié)果，錯(cuò)誤進(jìn)入了化學(xué)系統(tǒng)的分析之中，許多相互作用被忽略了。ITMO大學(xué)的一個(gè)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)與Nesmeyanov有機(jī)化合物研究所的專家合作，提出了一種新的統(tǒng)計(jì)分析方法，可以更好地確定原子的大小。

“您通常如何計(jì)算原子的有效尺寸？” 文章的作者之一伊萬(wàn)·切爾尼紹夫（Ivan Chernyshov）說(shuō)：“好吧，我們有兩個(gè)原子之間所有可能相互作用的數(shù)據(jù)。如果我們繪制一個(gè)原子間距離分布圖，基于相互作用的分析我們將能夠得到一個(gè)平均距離，因此，我們無(wú)法從圖形中獲得最準(zhǔn)確的距離，而是獲得一個(gè)近似值。我們通過(guò)提出一種方法來(lái)解決了偶然接觸的問(wèn)題，從而成功地解決了這個(gè)問(wèn)題。在兩個(gè)原子的中心之間的“連線”上沒(méi)有其他篩選原子的相互作用。”

盡管從量子化學(xué)領(lǐng)域解決這種極其復(fù)雜的任務(wù)的方法非常簡(jiǎn)單，但它仍可以獲取足夠精確的數(shù)據(jù)，這對(duì)于評(píng)估原子和分子的大小以及分子間相互作用的方式至關(guān)重要，這在分子動(dòng)力學(xué)中非常重要。

切爾尼紹夫先生說(shuō)：“如今，科學(xué)家們正在積極研究生物體內(nèi)藥物與蛋白質(zhì)之間的相互作用。您有一個(gè)好的分子已經(jīng)顯示出其效率，但是需要通過(guò)放大與活性中心的鍵來(lái)改善它。為此，您需要獲取這些原子的有效尺寸的數(shù)據(jù)，并查看結(jié)構(gòu)中的哪些相互作用迄今為止，所使用的值是憑經(jīng)驗(yàn)確定的，沒(méi)有具體的物理意義，我們的方法將有可能顯著提高這種計(jì)算的精度，特別是對(duì)于那些具有尚未研究?！?br /> （責(zé)任編輯：fqj）