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使用超分子水模型的超声开放边界分子动力学

Open-boundary molecular dynamics of ultrasound using supramolecular water models.

作者信息

Lah Maša, Ntarakas Nikolaos, Potisk Tilen, Papež Petra, Praprotnik Matej

机构信息

Laboratory for Molecular Modeling, National Institute of Chemistry, Hajdrihova 19, SI-1001 Ljubljana, Slovenia.

Department of Physics, Faculty of Mathematics and Physics, University of Ljubljana, Jadranska 19, SI-1000 Ljubljana, Slovenia.

出版信息

J Chem Phys. 2025 Jan 14;162(2). doi: 10.1063/5.0238348.

DOI:10.1063/5.0238348
PMID:39774894
Abstract

Ultrasound can be used to manipulate protein function and activity, as well as for targeted drug delivery, making it a powerful diagnostic and therapeutic modality with wide applications in sonochemistry, nanotechnology, and engineering. However, a general particle-based approach to ultrasound modeling remains challenging due to the significant disparity between characteristic time scales governing ultrasound propagation. In this study, we use open-boundary molecular dynamics to simulate ultrasound waves in liquid water under ambient conditions by employing supramolecular water models, i.e., the Martini 3, dissipative particle dynamics, and many-body dissipative particle dynamics models. We demonstrate that our approach successfully reproduces the solution of the traveling wave equation and captures the velocity dispersion characteristic of high-frequency ultrasound waves.

摘要

超声波可用于操纵蛋白质的功能和活性,以及用于靶向药物递送,使其成为一种强大的诊断和治疗方式,在声化学、纳米技术和工程领域有广泛应用。然而,由于控制超声波传播的特征时间尺度之间存在显著差异,基于粒子的通用超声建模方法仍然具有挑战性。在本研究中,我们使用开放边界分子动力学,通过采用超分子水模型,即马蒂尼3模型、耗散粒子动力学模型和多体耗散粒子动力学模型,来模拟环境条件下液态水中的超声波。我们证明,我们的方法成功地再现了行波方程的解,并捕捉到了高频超声波的速度色散特性。

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Open-boundary molecular dynamics of ultrasound using supramolecular water models.使用超分子水模型的超声开放边界分子动力学
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引用本文的文献

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