Solvation and structure for systems with strong Coulomb interactions

具有强库仑相互作用的系统的溶剂化和结构

基本信息

  • 批准号:
    1300993
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 42.8万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2013
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2013-07-01 至 2016-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

John D. Weeks of the University of Maryland, College Park, is supported by an award from the Theory, Models and Computational Methods program in the Chemistry Division to carry out theoretical research on solvation in dielectric fluids like water and in charged ionic fluids as well. The principal investigator and coworkers have developed a new local molecular field (LMF) theory that relates the structure of a nonuniform system with long-ranged Coulomb interactions in an arbitrary external field to that of a simpler "mimic system" with short ranged interactions but in an effective or renormalized field that accounts for the averaged effects of the long ranged interactions. The external field can represent the interaction of the solvent with a fixed, arbitrarily complicated, and possibly charged solute, and the solvation free energy is determined as the field is gradually turned on. The solvation process in the short ranged mimic system avoids computationally expensive methods used in conventional treatments of Coulomb interactions and a very simple and analytic expression for the difference in solvation free energy between the full and mimic systems has been derived. LMF theory gives exceptionally accurate results for solvation of simple spherical models of hydrophobic and hydrophilic solutes of varying sizes in water, the most important solvent. Ongoing research will focus on theoretical generalizations of these ideas, along with applications to more complex solvation problems of interest in biophysics and materials science.An accurate determination of free energy changes during solvation is required for a quantitative understanding of a vast array of chemical and biophysical processes in solution, ranging from protein folding to drug partitioning across cell membranes. The new solvation theory developed by the investigator and coworkers is simple, physically motivated, and very accurate, so the results of this research should be accessible to experimentalists and theorists with diverse backgrounds and may provide a common language for work in overlapping areas of chemistry, physics, and biology. The research in this proposal contributes directly to the interdisciplinary training of graduate students and postdocs, who gain experience in a unique combination of analytical thinking, numerical solutions of newly derived equations, and computer simulations using both in house programs and state of the art simulation packages.
John D.马里兰州大学帕克分校的Weeks由化学系的理论,模型和计算方法计划的奖项支持,以开展水等介电流体和带电离子流体中溶剂化的理论研究。主要研究者和同事们已经开发了一种新的局部分子场(LMF)理论,该理论将任意外场中具有长程库仑相互作用的非均匀系统的结构与具有短程相互作用的更简单的“模拟系统”的结构联系起来,但在有效或重整化的场中,该场考虑了长程相互作用的平均效应。外场可以表示溶剂与固定的、任意复杂的并且可能带电的溶质的相互作用,短程模拟体系中的溶剂化过程避免了传统库仑相互作用处理中计算量大的方法,并给出了短程模拟体系中溶剂化自由能的一个非常简单的解析表达式。完整的和模拟的系统已经被导出。LMF理论给出了非常准确的结果,简单的球形模型的不同大小的疏水性和亲水性溶质在水中,最重要的溶剂的溶剂化。正在进行的研究将集中在这些想法的理论概括,沿着应用到更复杂的溶剂化问题的兴趣,在生物物理学和材料science.A的自由能变化的准确测定溶剂化过程中需要大量的化学和生物物理过程中的解决方案,从蛋白质折叠到药物分配通过细胞膜的定量理解。由研究者和同事开发的新溶剂化理论简单,物理动机,并且非常准确,因此这项研究的结果应该可以为具有不同背景的实验学家和理论家提供,并可能为化学,物理学和生物学的重叠领域提供共同语言。该提案中的研究直接有助于研究生和博士后的跨学科培训,他们在分析思维,新导出方程的数值解以及使用内部程序和最先进的模拟软件包的计算机模拟的独特组合中获得经验。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

John Weeks其他文献

Multi-Modal Approaches, Whole Systems Research and Integrative Health in an Era of Convergence
  • DOI:
    10.1016/j.aimed.2019.03.146
  • 发表时间:
    2019-05-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    John Weeks;Heather Boon;Nadine Ijaz
  • 通讯作者:
    Nadine Ijaz
“You Can See the Connections”: Facilitating Visualization of Care Priorities in People Living with Multiple Chronic Health Conditions
“你可以看到联系”:促进患有多种慢性疾病的人的护理优先事项的可视化
“We remember the pain”: a qualitative study of intergenerational trauma among older adults experiencing homelessness in the HOPE HOME study
“我们记得痛苦”:HOPE HOME 研究中对无家可归的老年人进行的代际创伤定性研究
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.4
  • 作者:
    Anita S. Hargrave;Cheyenne M. Garcia;M. Lightfoot;M. Handley;John Weeks;P. Olsen;K. Knight;M. Kushel
  • 通讯作者:
    M. Kushel
Executive Summary of the Progress Report in Creating Common Ground
  • DOI:
    10.1016/j.explore.2005.10.020
  • 发表时间:
    2006-01-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    John Weeks;Pamela Snider;Sheila Quinn;David O’Bryon;Aviad (Adi) Haramati
  • 通讯作者:
    Aviad (Adi) Haramati

John Weeks的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('John Weeks', 18)}}的其他基金

Doctoral Dissertation Research: Integrating Space and Place into Children's Perceptions of Environmental Health Hazards.
博士论文研究:将空间和地点纳入儿童对环境健康危害的看法。
  • 批准号:
    1131416
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 42.8万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Local molecular field simulations and theory for ions, polyelectrolytes, and water
离子、聚电解质和水的局域分子场模拟和理论
  • 批准号:
    0848574
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 42.8万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Theory of nonuniform fluids
非均匀流体理论
  • 批准号:
    0517818
  • 财政年份:
    2005
  • 资助金额:
    $ 42.8万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Theory of Nonuniform Fluids
非均匀流体理论
  • 批准号:
    0111104
  • 财政年份:
    2001
  • 资助金额:
    $ 42.8万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Doctoral Dissertation Research: Measuring the Environmental Context of Social Vulnerability to Urban Earthquake Hazards: An Integrative Remote Sensing and GIS Approach
博士论文研究:测量城市地震灾害社会脆弱性的环境背景:遥感和地理信息系统综合方法
  • 批准号:
    0117863
  • 财政年份:
    2001
  • 资助金额:
    $ 42.8万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Applying Remote Sensing and Geographic Information System to Arab Fertility
遥感和地理信息系统在阿拉伯生育率中的应用
  • 批准号:
    0095641
  • 财政年份:
    2001
  • 资助金额:
    $ 42.8万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Theory of Inhomogeneous and Confined Fluids
非均匀和限域流体理论
  • 批准号:
    9528915
  • 财政年份:
    1996
  • 资助金额:
    $ 42.8万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Development of High Temperature Capability for Rotary Direct Shear Rock Deformation
岩石旋转直剪变形高温能力的开发
  • 批准号:
    9220014
  • 财政年份:
    1993
  • 资助金额:
    $ 42.8万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

Rh-N4位点催化醇类氧化反应的微观机制与构效关系研究
  • 批准号:
    22302208
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30.00 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
体内亚核小体图谱的绘制及其调控机制研究
  • 批准号:
    32000423
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
CTCF/cohesin介导的染色质高级结构调控DNA双链断裂修复的分子机制研究
  • 批准号:
    32000425
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
异染色质修饰通过调控三维基因组区室化影响机体应激反应的分子机制
  • 批准号:
    31970585
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    58.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
多层次纳米叠层块体复合材料的仿生设计、制备及宽温域增韧研究
  • 批准号:
    51973054
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
骨髓间充质干细胞成骨成脂分化过程中染色质三维构象改变与转录调控分子机制研究
  • 批准号:
    31960136
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    40.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
染色质三维结构等位效应的亲代传递研究
  • 批准号:
    31970586
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    58.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
染色质三维构象新型调控因子的机制研究
  • 批准号:
    31900431
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
转座因子调控多能干细胞染色质三维结构中的作用
  • 批准号:
    31970589
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
磷酸化和可变剪切修饰影响Bnip3调控线粒体自噬和细胞凋亡的结构及功能研究
  • 批准号:
    31670742
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Structure-Preserving Integrators for Lévy-Driven Stochastic Systems
Levy 驱动随机系统的结构保持积分器
  • 批准号:
    EP/Y033248/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 42.8万
  • 项目类别:
    Research Grant
Variable Structure Complex Network Systems with Smart Grid Applications
具有智能电网应用的变结构复杂网络系统
  • 批准号:
    DP240100830
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 42.8万
  • 项目类别:
    Discovery Projects
Structure theory for measure-preserving systems, additive combinatorics, and correlations of multiplicative functions
保测系统的结构理论、加法组合学和乘法函数的相关性
  • 批准号:
    2347850
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 42.8万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Risk Assuring Future Structure Critical Systems: Combining 21st Century Science with Engineering Intuition - Renewal
确保未来结构关键系统的风险:将 21 世纪科学与工程直觉相结合 - Renewal
  • 批准号:
    MR/Y020235/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 42.8万
  • 项目类别:
    Fellowship
CIF: Small: Graph Structure Discovery of Networked Dynamical Systems
CIF:小:网络动力系统的图结构发现
  • 批准号:
    2327905
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 42.8万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CAREER: Structure Exploiting Multi-Agent Reinforcement Learning for Large Scale Networked Systems: Locality and Beyond
职业:为大规模网络系统利用多智能体强化学习的结构:局部性及其他
  • 批准号:
    2339112
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 42.8万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Bilirubin Catabolism induces Plasminogen-Activator Inhibitor 1 (PAI-1) worsening Metabolic Dysfunction
胆红素分解代谢诱导纤溶酶原激活剂抑制剂 1 (PAI-1) 恶化代谢功能障碍
  • 批准号:
    10750132
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 42.8万
  • 项目类别:
Bio-Responsive and Immune Protein-Based Therapies for Inhibition of Proteolytic Enzymes in Dental Tissues
用于抑制牙齿组织中蛋白水解酶的基于生物响应和免疫蛋白的疗法
  • 批准号:
    10555093
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 42.8万
  • 项目类别:
Microscopy and Image Analysis Core
显微镜和图像分析核心
  • 批准号:
    10557025
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 42.8万
  • 项目类别:
Collaborative Research: Molecular and Nanoscale Structure and Interactions of PFAS at Interfaces and Mixed Surfactant Systems
合作研究:PFAS 的分子和纳米结构以及界面和混合表面活性剂体系的相互作用
  • 批准号:
    2227128
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 42.8万
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了