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【2h】

Towards large scale hybrid QM/MM dynamics of complex systems with advanced point dipole polarizable embeddings

机译：具有高级点偶极子极化嵌入的复杂系统的大规模混合QM / MM动力学

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摘要

In this work, we present a general route to hybrid Quantum Mechanics/Molecular Mechanics (QM/MM) Molecular Dynamics for complex systems using a polarizable embedding. We extend the capabilities of our hybrid framework, combining the Gaussian and Tinker/Tinker-HP packages in the context of the AMOEBA polarizable force field to treat large (bio)systems where the QM and the MM subsystems are covalently bound, adopting pseudopotentials at the boundaries between the two regions. We discuss in detail the implementation and demonstrate the global energy conservation of our QM/MM Born–Oppenheimer molecular dynamics approach using Density Functional Theory. Finally, the approach is assessed on the electronic absorption properties of a 16 500 atom complex encompassing an organic dye embedded in a DNA matrix in solution, extending the hybrid method to a time-dependent Density Functional Theory approach. The results obtained comparing different partitions between the quantum and the classical subsystems also suggest that large QM portions are not necessary if accurate polarizable force fields are used in a variational formulation of the embedding, properly including the QM/MM mutual polarization.
机译：在这项工作中，我们为使用可极化嵌入的复杂系统提供了混合量子力学/分子力学（QM / MM）分子动力学的一般方法。我们扩展了混合框架的功能，在AMOEBA可极化力场的背景下结合了高斯和Tinker / Tinker-HP软件包，以处理其中QM和MM子系统共价结合的大型（生物）系统，并采用伪势。两个区域之间的边界。我们将详细讨论实现方法，并使用密度泛函理论论证我们的QM / MM Born-Oppenheimer分子动力学方法的全球节能。最后，对该方法进行了评估，该方法对包含嵌入溶液中DNA基质中的有机染料的16 500原子配合物的电子吸收性能进行了评估，从而将杂化方法扩展到了随时间变化的密度泛函理论方法。比较量子子系统和经典子系统之间不同分区所获得的结果还表明，如果在嵌入的变体公式中使用正确的可极化强度场（正确地包括QM / MM互极化），则不需要大的QM部分。

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