任瑛
- 作品数：14 被引量：39H指数：3
- 供职机构：中国科学院过程工程研究所更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重点实验室开放基金国家科技支撑计划更多>>
- 相关领域：化学工程理学自动化与计算机技术生物学更多>>
- 从多尺度到介尺度——复杂化工过程模拟的新挑战被引量：24
- 2010年
- 化工过程普遍面对具有多尺度结构的复杂系统,而作为从基本单元相互作用形成系统整体行为与功能的关键环节,介尺度结构对化工过程的定量描述和定向调控具有重要意义。同时,化学、材料、生物、物理和系统科学等领域也都逐步认识到各自的介尺度问题及其共同特性。这表明对介尺度结构与行为共性的深入研究将对科学界产生全局性的影响,同时也表明这样的研究必须通过多学科充分交流、紧密合作才能取得重大进展。本文试图从多尺度研究的背景出发探讨化工及相关过程中介尺度模拟的意义、挑战和方法,并展望其发展。
- 葛蔚刘新华任瑛徐骥李静海
- 关键词：多尺度复杂系统
- HBc-VLP的分子动力学模拟和结合自由能计算
- 2021年
- 乙型肝炎核心病毒样颗粒HBc-VLPs(Hepatitis B Core Antigen Virus-like Particles)因稳定性好且易于改造,被作为疫苗载体广泛使用,但影响VLPs稳定性的控制机制尚不清楚。采用分子动力学模拟研究了HBc-VLP中蛋白亚基二聚体、五聚体及六聚体复合物的稳定性,计算了体系中蛋白亚基的介电常数,避免了以往研究中直接使用经验参数的做法;通过分子力学-泊松玻尔兹曼溶剂可及表面积(MM-PBSA)方法计算亚基分子间的结合自由能,表明范德华作用能和非极性溶剂化作用能有利于促进相邻蛋白亚基间的亲和作用;根据计算结果可推测HBc-VLPs中六聚体比五聚体的稳定性更强,而两个六聚体之间或五聚体同六聚体之间形成的二聚体有助于进一步形成结构更加稳定的HBc-VLPs。该结论有助于生物工程中对HBc-VLPs的蛋白质改造,从而提高HBc-VLPs为载体的候选疫苗的稳定性。
- 马艳艳李正军张松平陈卫任瑛
- 关键词：分子动力学模拟
- Al2O3不同力场参数的介电性能的比较分析
- 2019年
- 氧化铝是一种应用非常广泛的陶瓷涂层材料,其熔点在2330/K附近,现有的实验用的传感器在此高温下均不能正常工作。为了研究氧化铝的介电特性,分子动力学模拟成为了重要的研究手段。在氧化铝纯净物的分子动力学模拟中,常用的势函数包括Born-Mayer势、Buckingham势、Matsui势、Finnis-Sinclair势和Vashishta势,由这些势函数模拟得到的氧化铝的晶体结构信息、力学性能与实验取得了一致的结果,获得了普遍的认可。然而,目前鲜有利用这些势函数来计算氧化铝介电性能的报道,这些势函数在计算介电性能方面的优劣以及局限性也就不得而知。本工作分别选取上述五种势函数计算纯氧化铝在常温常压下的介电性能,通过分析偶极矩的关联函数,以是否存在洛伦兹偶极子振荡为依据来判断势函数的优劣。通过对比,Matsui势和Vashishta势能够模拟出洛伦兹偶极子振荡现象,而其他势函数不能正确的计算介电性能。
- 李辰陈卫任瑛李粮生王彧斐
- 关键词：分子动力学模拟势函数
- 分子动力学模拟亲水性纳米窄缝中的聚乙烯分子
- 2008年
- 采用分子动力学模拟了两亲水性壁面间的聚乙烯分子水溶液．壁面间距（1．26～3．15nm）与聚乙烯分子的特征尺寸相当，随间距减小可以观察到聚乙烯分子构象从三维结构向二维结构的转变．同非受限状态相比，强受限情况下，化学键取向呈规则变化，亚甲基分层排布且沿垂直于壁面方向上的扩散运动显著降低．从热力学角度看，水分子运动空间增大对聚乙烯分子的构象熵减小做出补偿，以使体系自由能降低．
- 任瑛高健葛蔚李静海胡国华
- 关键词：分子动力学模拟
- 冰水界面动态结构的分子动力学模拟研究被引量：1
- 2022年
- 为了探究结冰过程冰水界面结构的动态复杂性,利用分子动力学模拟方法构建微观的冰水两相共存模型,研究了冰水两相界面结构随温度和晶面的变化规律。结果表明,当冰水两相达到平衡时,冰水界面结构中存在无序水分子和有序冰晶结构的可逆动态转变,造成了界面结构的不均匀性。在改变环境温度和晶面类型时,冰水界面结构表现出不同的分布规律。在相同的温度下,一次棱柱面和二次棱柱面的界面层厚度比基面的略薄,而棱柱面水分子排列的有序性强,且存在分子间氢键的三维网络重组。当过冷度较大时,界面结构趋于六元环排列的有序状态,界面内无序水分子增多,同时水分子在界面层内的停留时间增长。从分子尺度上阐明了冰水体系界面结构的变化规律,对理解结冰过程和发展控冰技术具有一定的指导意义。
- 王瑞任瑛陈卫韩永生
- 关键词：分子模拟序参量结冰
- 熔融氯化钠晶体介电常数的模拟计算方法
- 2023年
- 由于分子模拟过程中存在周期性边界的影响,离子偶极矩定义模糊,导致传统的偶极矩涨落方法在计算熔融盐晶体或含有自由电荷体系的介电常数时存在一定阻碍。根据经典介电理论,通过电流关联函数计算熔融氯化钠(NaCl)晶体体系的介电常数,研究了不同温度下氯化钠的频率相关介电谱,并分析了晶体相变对介电特性的影响。结果表明:当NaCl为晶体状态时,介电谱显示出明显的共振吸收峰;在NaCl熔化以后,介电谱的共振吸收峰的带宽变宽,波形发生了明显变化。分别利用电流法和外加电场法计算了不同温度下NaCl的静态介电常数,结果显示:两种方法的计算结果的一致性良好,从而验证了本文方法的准确性;NaCl晶体在发生固液相变时,静态介电常数会在相变点发生跳变。
- 陈新陈新张现仁张现仁任瑛
- 关键词：介电常数相变
- 油水界面上阴/阳离子型复配表面活性剂体系的分子动力学模拟被引量：1
- 2019年
- 采油过程中阴/阳离子型表面活性剂复配使用可显著增强驱油效果,对其微观机理的深入研究有助于驱油用表面活性剂的结构优化设计及使用。采用分子动力学方法研究了不同摩尔比的阴离子表面活性剂聚醚羧酸钠(PECNa)和阳离子表面活性剂十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)复配体系在油水界面上的分子行为和物理性质。结果表明,复配体系比单种表面活性剂体系更有利于降低油水界面张力。不同复配比体系中,两种表面活性剂头基相反电荷间的吸引作用使表面活性剂之间对各自反离子的静电吸引作用减弱,且等摩尔比体系尤为明显。阴离子表面活性剂的亲水头基对阳离子表面活性剂亲水头基形成的水化层内水分子的结构取向无显著影响,反之亦然。通过调节两种离子型表面活性剂的复配比例,可调整油水界面吸附层微观结构,有望降低油水界面张力,提高采收率。
- 刘佳霖任瑛陈卫杨晖何秀娟李应成
- 关键词：离子型表面活性剂分子动力学模拟摩尔比油水界面
- 大分子自组织现象的分子动力学模拟及控制机制分析
- 任瑛
- 关键词：分子动力学模拟自组织原子模型蛋白质
- 蛋白质体系分子动力学模拟的前沿进展——从介科学角度重新审视被引量：1
- 2018年
- 蛋白质是生命的物质基础,是生命活动的主要承担者,对蛋白质时空多尺度结构及其控制机制的深入理解是探索生命起源、病理认知及新药开发的基础.受实验表征手段及时空分辨率的限制,计算机模拟已成为研究蛋白质体系结构及功能的重要手段之一.由于蛋白质体系模拟所涉及的时间和空间跨度均相当大,因此,准确且快速地描述其时空多尺度结构,从而分析体系的控制机制及相关生理过程,成为分子动力学模拟面临的巨大挑战.本工作对近半个世纪以来的分子模拟方法,特别是分子动力学方法和相关的增强采样技术在蛋白质体系研究中的应用进行了总结,综述了近年来分子动力学的理论模型和算法的发展,并介绍了这些方法在结构化蛋白质的天然结构与构象变化、固有无序蛋白质的动态结构及其结合底物的动力学过程及分子机理、分子伴侣及病毒等蛋白质复合物体系中的研究成果;汇总了高性能计算的飞速发展所带动的分子动力学模拟软件的变革,拓展了蛋白质模拟的时空尺度,重点阐述了大规模高性能分子动力学模拟在蛋白质研究中的应用;最后,基于介科学理论的飞速发展及其在多种复杂体系的成功运用,对未来蛋白质体系的模拟方法和理论研究的趋势进行了思考和展望.
- 任瑛徐骥
- 关键词：蛋白质分子动力学模拟
- Particle-Mesh Ewald(PME)算法的GPU加速被引量：5
- 2010年
- 讨论在NVIDIACUDA开发环境下,用GPU加速分子动力学模拟中静电作用的长程受力计算部分.采用Particle-Mesh Ewald(PME)方法,将其分解为参数确定、点电荷网格离散、离散网格的傅立叶变换、静电热能求解与静电力求解5个部分,并分别分析各部分的GPU实现.此方法已成功用于7个不同大小的生物分子体系的模拟计算,达到了7倍左右的加速.该程序可耦合到现有分子动力学模拟软件中,或作为进一步开发的GPU分子动力学程序的一部分,显著加速传统分子动力学程序.
- 徐骥葛蔚任瑛李静海
