Wang-Landau Reaction Ensemble Method: Simulation of Weak Polyelectrolytes and General Acid-Base Reactions.
Wang-Landau Reaction Ensemble Method: Simulation of Weak Polyelectrolytes and General Acid-Base Reactions.
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Wang-Landau 反应系综法：弱聚电解质和一般酸碱反应的模拟
DOI：
10.1021/acs.jctc.6b00791
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发表时间：
2017
影响因子：
5.5
通讯作者：
Jens Smiatek
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Jonas Landsgesell;Christian Holm;Jens Smiatek
我们提出了一种新的方法来研究弱聚电解质和一般的酸碱反应的分子动力学和Monte Carlo模拟。该方法结合了反应系综和Wang-Landau采样方法的优点。利用反应系综方法对质子化和去质子化反应进行了模拟，并采用Wang-Landau方法对相应的相空间进行了精确采样。这两种技术的组合提供了足够的统计精度，使得可以获得对态密度和分区和的有意义的估计。关于这些估计，可以计算几个热力学观测值，如热容或反应自由能。我们表明，具有较高的统计精度的滴定曲线的计算的计算时间可以显着减少相比，原来的反应系综方法。弱聚电解质及其热力学性质的研究验证了该方法的适用性。
We present a novel method for the study of weak polyelectrolytes and general acid–base reactions in molecular dynamics and Monte Carlo simulations. The approach combines the advantages of the reaction ensemble and the Wang–Landau sampling method. Deprotonation and protonation reactions are simulated explicitly with the help of the reaction ensemble method, while the accurate sampling of the corresponding phase space is achieved by the Wang–Landau approach. The combination of both techniques provides a sufficient statistical accuracy such that meaningful estimates for the density of states and the partition sum can be obtained. With regard to these estimates, several thermodynamic observables like the heat capacity or reaction free energies can be calculated. We demonstrate that the computation times for the calculation of titration curves with a high statistical accuracy can be significantly decreased when compared to the original reaction ensemble method. The applicability of our approach is validated by the study of weak polyelectrolytes and their thermodynamic properties.
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