СРАВНЕНИЕ СИЛОВЫХ ПОЛЕЙ ДЛЯ МОЛЕКУЛЯРНО-ДИНАМИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ЖИДКИХ МЕМБРАН НА ОСНОВЕ ЭФИРОВ Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

ВОДНЫЕ РАСТВОРЫ В МАТЕРИАЛОВЕДЕНИИ

4

Физика Водных Растворов

Устный доклад

СРАВНЕНИЕ СИЛОВЫХ ПОЛЕЙ ДЛЯ МОЛЕКУЛЯРНО-ДИНАМИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ЖИДКИХ МЕМБРАН НА ОСНОВЕ ЭФИРОВ

Кашурин О.В.,12 Кондратюк Н.Д.,1-2-3 Ланкин А.В.,12 Норман Г.Э.1-2-3

1 Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет) 2 Объединенный институт высоких температур РАН 3 Национальный исследовательский университет "Высшая школа экономики"

e-mail: [email protected]

Для качественного моделирования жидких ион-селективных барьеров на основе простых эфиров в воде в данной работе проведено сравнение межатомных потенциалов GAFF, OPLS-AA/CM1A, CHARMM36 и COMPASS с целью найти наилучший потенциал. В качестве основного вещества для моделирования использовался диизо-пропиловый эфир (DIPE).

С использованием выбранных потенциалов проведены расчеты плотности и вязкости DIPE в диапазоне температур 243-333 K. Результаты приведены на Рис. 1.

JSO MC 5J5 Ii 14 40

Tt^MpiMU T, К oiwi.ü. к-1

А В

Рис. 1. Температурные зависимости плотности (A) и вязкости (B) диизопропилового эфира, рассчитанные с использованием различных потенциалов

Все 4 потенциала хорошо воспроизводят плотность, отклоняясь от эксперимента не более чем на 4-5 %. Однако, GAFF и OPLS-AA/CM1A дают сильное отклонение для вязкости. Это означает, что GAFF и OPLS-AA не подходят для моделирования жидких мембран на основе простых эфиров. CHARMM36 и COMPASS обеспечивают хорошую сходимость значений вязкости с экспериментом, давая отклонение не больше 10 % при 273-333 K. Предварительные результаты по плотности и вязкости опубликованы в [2].

С использованием CHARMM36 и COMPASS проведена оценка взаимной растворимости воды и DIPE, расчет межфазного натяжения между DIPE и водой, а также оценка коэффициентов распределения этанола в системах DIPE+этанол+вода. CHARMM36 в целом показал удовлетворительное описание растворимости и коэффициентов распределения, и дал точное значение для межфазного натяжения. COMPASS дает значения по растворимости, межфазному натяжению и коэффициентам распределения значительно хуже, чем CHARMM36. Таким образом, по результатам проведенного сравнения можно заключить, что среди рассмотренных потенциалом CHARMM36 является наилучшим для качественного моделирования ион-селективных барьеров на основе простых эфиров.

С использованием потенциала CHARMM36 проведено исследование подвижности ионов в воде и DIPE при наложении в ячейке электрического поля. Подвижность исследовалась при различной напряженности поля. В воде при увеличении напряженности подвижность после определенного значения напряженности начинает нелинейно увеличиваться, а в DIPE начинает уменьшаться и в итоге становится пренебрежимо малой.

Литература:

[1] Meng X. et. al // J. Chem. Eng. 2009. V. 54. P. 2353-2358.

[2] Kashurin O. et. al // Russ. J. Phys. Chem. A. 2023. V. 97(6). P. 1183-1189

46