Развитие комбинированных методов квантовой и молекулярной механики тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.17, кандидат физико-математических наук Боченкова, Анастасия Владимировна

• Боченкова, Анастасия Владимировна
• кандидат физико-математических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Боченкова, Анастасия Владимировна

Введение

Глава 1 Комбинированные методы квантовой и молекулярной механики (КМ/ММ)

1.1 Классификация по способу описания взаимодействия между квантовой и классической подсистемами.

Глава 2 Комбинированный подход, основанный на методе двухатомных фрагментов в молекулах (КМ/ДФМ)

2.1 Построение полной поверхности потенциальной энергии смешанных молекулярных кластеров ArT,(HCl)m и Arn(HF)m

2.2 Построение аналитического потенциала межмолекулярного взаимодействия Аг-НС1 и Ar-HF в рамках метода ДФМ . . 26 2.2.1 Выбор параметра смешивания.

2.3 Анализ ППЭ трехатомных систем Аг-НС1 и Ar-HF, полученных в рамках метода КМ/ДФМ: уточненная модель метода КМ/ДФМ. Границы применимости простейшего варианта метода ДФМ для построения ППЭ слабосвязанных систем

Глава 3 Поиск стационарных точек на многомерных поверхностях потенциальной энергии

3.1 Анализ известных алгоритмов поиска минимумов в задачах различной размерности: факторы, влияющие на эффективность поиска.

3.1.1 Квазиньютоновские методы.

3.1.2 Метод прямого обращения в итеративном пространстве (СОНБ)

3.1.3 Методы решения задач большой размерности.

3.2 Основания для использования специальных методов оптимизации геометрической конфигурации ядер в рамках комбинированных методов КМ/ММ.

3.3 Последовательный согласованный алгоритм градиентной оптимизации с аналитическим расчетом вторых производных ио координатам ММ подсистемы и смешанных производных

Глава 4 Моделирование колебательных спектров смешанных молекулярных кластеров Агп(НС1)т и Агп(НЕ)т, т=1

4.1 Методы расчета.

4.2 Теоретическое исследование изолированных молекулярных комплексов (НС1)т.

4.3 Колебательные спектры кластеров большого размера Аг„(НС1)т и Агп(НР)т, т >

4.4 Основные результаты.

Глава 5 Структура и колебательный спектр молекулы НАгЕ в матрице аргона

5.1 Построение аналитической ППЭ в системе Аг-НАгР в рамках метода КМ/ДФМ.

5.2 Методы расчета.

5.3 Геометрические конфигурации молекулы НАгР в матрице аргона и матричные сдвиги.

5.4 Основные результаты

Глава 6 Комбинированный подход КМ/ММ, основанный на методе потенциалов эффективных фрагментов

6.1 Методология.

6.2 Конформационный анализ пептидного фрагмента ААМА в водном окружении.

6.3 Основные результаты

Глава 7 Моделирование влияния эффектов сольватации на колебательные спектры высокосимметричных молекулярных ионов

7.1 Описание влияния растворителя: модели БСЯР и ионного окружения.

7.2 Исследование влияния сольватации на колебательные спектры системы Наз8Ь84 в водном растворе

7.2.1 Изолированный анион.

7.2.2 Модель самосогласованного реакционного поля.

7.2.3 Модель, учитывающая усредненное электростатическое поле иротивоионов.

7.3 Основные результаты.

Выводы Литература

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Развитие комбинированных методов квантовой и молекулярной механики»

Идея комбинирования методов квантовой и молекулярной механики (КМ/ММ) лежит в основе теоретического моделирования свойств больших молекулярных систем, которым в настоящее время уделяется особое внимание. Большинство химических процессов происходит в конденсированных средах, в значительной степени определяющих протекание реакций и влияющих на свойства исследуемых систем. Использование комбинированных методов КМ/ММ позволяет явно учитывать взаимодействие реакционной системы с окружением, при этом центральная часть системы рассматривается на квантовом уровне, а окружение — в рамках классических подходов.

Данная работа посвящена развитию и реализации двух новых подходов, использующих полуэмпирические и неэмпирические модели для описания границы между квантовыми и классическими областями. Отличительной чертой одного из подходов, основанного на методе двухатомных фрагментов в молекулах (ДФМ), является его применимость к описанию взаимодействий в слабосвязанных подсистемах. Этот метод был разработан, в первую очередь, для моделирования матричного и кластерного влияния атомов инертного газа на структуру и колебательные спектры молекул внедрения. Другой рассмотренный в работе метод КМ/ММ на основе теории потенциалов эффективных фрагментов представляется одним из наиболее перспективных приемов моделирования свойств биохимических систем и реакций в белковом окружении.

Изучение свойств молекулярных кластеров конечного размера, в которых выделенный фрагмент окружен атомами или молекулами другой природы, является актуальным, поскольку позволяет приблизиться к описанию макроскопических свойств на молекулярном уровне. Смешанные молекулярные кластеры Агп(НС1)т (т=1-4), зарегистрированные импульсным методом в сверхзвуковой струе, являются одним из прототипов систем данного типа. Молекула НАгР, полученная недавно в экспериментах по низкотемпературной матричной изоляции, является представителем нового класса химических соединений инертных газов.

В рамках комбинированных подходов также представляет интерес рассмотрение простых континуальных моделей описания растворителя и оценка их применимости для моделирования спектров комбинационного рассеяния высокосимметричных молекулярных ионов. Предложенный в работе подход моделирует среднее электростатическое поле противоионов и в сочетании с моделью самосогласованного реакционного поля позволяет исследовать спектральные свойства заряженных комплексов в растворе.

Наряду с развитием теоретических основ комбинированных методов, одной из важнейших прикладных задач молекулярного моделирования является поиск стационарных точек на пологих многомерных поверхностях потенциальной энергии (ППЭ). Особое внимание в работе уделено разработке и реализации эффективного алгоритма оптимизации геометрической конфигурации ядер на комбинированных ППЭ, позволяющего значительно ускорить оптимизацию геометрических параметров в системах, состоящих из нескольких сотен атомов.

Цель работы.

Целью настоящей работы является развитие и реализация новых подходов к комбинированным методам КМ/ММ и их применение для исследования свойств молекулярных систем в различном окружении. В связи с этим в работе были поставлены следующие задачи:

1. Разработка гибридного подхода, основанного на комбинации квантовой механики и метода двухатомных фрагментов в молекулах, к моделированию влияния окружения из атомов инертного газа на свойства изолированных молекулярных кластеров и молекул внедрения.

2. Исследование эффектов матричного влияния инертных газов на структуру и колебательные спектры молекулярных кластеров хлорида и фторида водорода (НС1)т и (НР)т (т=1-4), а также молекулы НАгР, являющейся представителем нового класса химических соединений инертных газов.

3. Развитие и реализация комбинированного подхода, основанного на неэмпирическом методе потенциалов эффективных фрагментов, для исследования биохимических систем с водородными связями.

4. Развитие подхода, моделирующего среднее электростатическое поле противоионов, для оценки эффектов сольватации па колебательные спектры высокосимметричных молекулярных ионов в рамках континуальной модели растворителя.

5. Разработка и реализация эффективного алгоритма поиска стационарных точек на многомерных поверхностях потенциальной энергии в рамках комбинированных методов.

Научная новизна результатов

1. Предложен и реализован новый теоретический подход к комбинированным методам квантовой и молекулярной механики на основе аналитической модели метода ДФМ. Проанализированы границы применимости разработанного метода КМ/ДФМ для описания ППЭ слабосвязанных комплексов на примере Аг„(НС1)т и Агп(НР)т.

2. Исследовано влияние атомарных кластеров аргона на колебательные спектры молекулярных комплексов с водородными связями (НС1)т и (НР)т, т=1-4. Результаты моделирования ИК-сиектров смешанных молекулярных кластеров тримера и тетрамера хлорида и фторида водорода в окружении атомов инертного газа были получены впервые. Проведен сравнительный анализ применимости различных неэмпирических и комбинированных методов для моделирования спектральных свойств смешанных молекулярных кластеров Агп(НС1)ш.

3. Изучено влияние аргоновой матрицы на структуру и колебательный спектр молекулы НАгР. Установлена связь экспериментально наблюдаемого сдвига полос поглощения в ИК-сиектрах исследуемой системы ири отжиге матрицы с изменением локального геометрического окружения молекулы внедрения. Предложена новая интерпретация колебательных спектров, включая отнесение тонкой структуры полос.

4. Разработан новый комбинированный подход, направленный на моделированис свойств биохимических систем с водородными связями, с использованием неэмпирического метода потенциалов эффективных фрагментов для описания влияния белкового окружения.

5. Предложен новый подход, моделирующий среднее электростатическое поле противоионов, который в сочетании с континуальным методом описания растворителя в рамках модели самосогласованного реакционного поля (ЭСЕР) позволяет исследовать заряженные комплексы в растворе. Проведено моделирование влияния сольватации на колебательные спектры комбинационного рассеяния высокосимметричных молекулярных ионов.

6. Разработан эффективный алгоритм оптимизации геометрических параметров в рамках комбинированных методов.

Научная и практическая значимость работы

С методической точки зрения наибольший интерес представляет развитие новых подходов к комбинированным методам квантовой и молекулярной механики, а также разработка эффективного алгоритма поиска стационарных точек на многомерных поверхностях потенциальной энергии, допускающего обобщение на случай оптимизации молекулярных систем, выходящих за рамки нескольких сотен атомов. Рассчитанные колебательные спектры смешанных молекулярных кластеров Агп(НС1)т, а также молекулы НАгР в матрице аргона могут быть использованы для интерпретации экспериментальных данных, включая отнесение тонкой структуры полос.

Апробация работы и публикации

Материалы диссертации были представлены на I, II и VI Всероссийских школах-конференциях по квантовой и вычислительной химии им. В.А. Фока (Новгород Великий, декабрь 1998 г., февраль 2000 г., май 2003 г.), Европейской конференции "Взаимодействие кластер - поверхность" (Италия, июнь 2000 г.), II Международной конференции но хемоинфор-матике (Англия, апрель 2001 г.), II Международном симпозиуме САС11-2001 "Компьютерное обеспечение химических исследований" (Москва, май 2001 г.), I Национальной конференции ИВТН-2002 "Информационно-вычислительные технологии в решении фундаментальных научных проблем и прикладных задач химии, биологии, фармацевтики, медицины" (Москва, июнь 2002 г.), Европейской конференции Матрица-2001 "Химия и физика матричпо-изолированных частиц" (Польша, июль 2001 г.), XIV и XV Международных конференциях по исследованию систем с водородными связями (Италия, сентябрь 2001 г. и Германия, сентябрь 2003 г.), VI Всемирном конгрессе но теоретической химии \VATOC02 (Швейцария, август 2002 г.), IV Международной конференции но химии низких температур (Финляндия, август 2002 г.), Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам "Ломоносов-2003" (Москва, апрель 2003 г.), XI Международном конгрессе по квантовой химии 1СС^С-2003 (Германия, июль 2003 г.), школе-конференции молодых ученых но водородным связям (Германия, сентябрь 2003 г.).

Результаты работы опубликованы в 19 печатных работах, в том числе 13 тезисах докладов.

Заключение диссертации по теме «Математическая и квантовая химия», Боченкова, Анастасия Владимировна

Выводы

1. Разработан новый теоретический подход к описанию матричного влияния атомов инертного газа на структуру и колебательные спектры изолированных молекулярных кластеров и молекул внедрения в рамках гибридного метода КМ/ДФМ. Использование данного подхода позволяет комбинировать неэмпирические методы высокого уровня точности для расчета электронной плотности центральной части системы с экономичным описанием влияния окружения в рамках аналитической модели неэмпирического метода двухатомных фрагментов в молекулах. Хорошая предсказательная способность метода КМ/ДФМ для интерпретации данных спектральных исследований продемонстрирована на примере ряда систем.

2. Результаты расчетов колебательных спектров смешанных молекулярных кластеров Агп(НС1)т (т=1-4) с помощью метода КМ/ДФМ позволили соотнести наблюдаемые полосы в ИК-спектре с кластерами определенного размера. Предсказанное уширение линий в спектре, связанное с различной структурой и размером образующихся кластеров, а также со снятием вырождения частот колебаний, активных в ИК-спектре, находится в согласии с экспериментальными данными.

3. По результатам расчетов структуры и колебательного спектра молекулы НАгР в матрице аргона комбинированным методом КМ/ДФМ установлена связь экспериментально наблюдаемого сдвига полос поглощения в ИК-спектрах исследуемой системы при отжиге матрицы с изменением локального геометрического окружения молекулы внедрения. Предложена новая интерпретация колебательного спектра, включая отнесение тонкой структуры полос.

4. Развит КМ/ММ подход, направленный на моделирование свойств биохимических систем с водородными связями, с использованием пеэмпирического метода потенциалов эффективных фрагментов для описания влияния окружения. Отличительной чертой этого подхода является возможность учета конформационной нежесткости ММ подсистемы. Полученные результаты конформационного анализа пептидного фрагмента в водном окружении подтверждают надежность данного варианта методов КМ/ММ.

5. Предложен подход, моделирующий среднее электростатическое поле противоионов, который в сочетании с континуальным методом описания растворителя в рамках модели самосогласованного реакционного поля позволяет исследовать заряженные комплексы в растворе. Показано, что данный подход весьма экономичен в вычислительном отношении и удобен для быстрой оценки эффектов сольватации в ионных растворах.

6. Разработан эффективный алгоритм поиска стационарных точек на многомерных комбинированных ППЭ, основанный на пошаговой процедуре оптимизации в полном и усеченном координатных пространствах. Предложенный согласованный алгоритм позволяет зпачительно ускорить процесс минимизации и допускает обобщение на случай оптимизации геометрических параметров в системах, выходящих за рамки нескольких сотен атомов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Боченкова, Анастасия Владимировна, 2004 год

1. Rauhut G., Pulay P., H.-J. W. 1.tegral transformation with low-order scaling for large local second-order M0ller-Plesset calculations // J. Comput. Chem.- 1998.-Vol. 19.-Pp. 1241-1254.

2. Scuseria G. E. Linear scaling density functional calculations with Gaussian orbitals // J. Phys. Chem. A.— 1999.- Vol. 103.- Pp. 47824790.

3. Warshel A., Levitt M. Theoretical studies of enzymatic reactions: Dielectric electrostatic and steric stabilization of the carbonium ion in the reaction of lysozyme // J. Mol. Biol — 1976. — Vol. 103. — Pp. 227-249.

4. Field M. J., Bash P. A., Karplus M. A combined quantum mechanical and molecular mechanical potential for molecular dynamics simulations // J. Comput. Chem.- 1990.-Vol. 11.-Pp. 700-733.

5. Gao J. L., Xia X. F. A priori evaluation of aqueous polarization effects through Monte Carlo QM/MM simulations // Science.— 1992.— Vol. 258. Pp. 631-635.

6. Bakowies D., Thiel W. Hybrid models for quantum mechanical and molecular mechanical approaches //J. Phys. Chem. — 1996. — Vol. 100. — Pp. 10580-10594.

7. Sauer J., Sierka M. Combining quantum mechanics and interatomic potential functions in ab initio studies of extended systems //J. Comput. Chem. 2000. - Vol. 21, no. 16. - Pp. 1470-1493.

8. Vreven T., Morokuma K. On the application of the IMOMO (Integrated Molecular Orbital + Molecular Orbital) method //J. Comput. Chem. — 2000.- Vol. 21, no. 16.- Pp. 1419-1432.

9. Cui Q., Karplus M. Molecular properties from combined QM/MM methods. I. Analytical second derivative and vibrational calculations // J. Chem. Phys.- 2000.- Vol. 112, no. 3.- Pp. 1133-1149.

10. Murphy R., Philipp D., Friesner R. A mixed quantum mechanics/molecular mechanics (QM/MM) method for large-scale modeling of chemistry in protein environments // J. Comput. Chem. — 2000.- Vol. 21, no. 16.- Pp. 1442-1457.

11. Reuter N., Dejaegere A., Maigret B., Karplus M. Frontier bonds in QM/MM methods: a comparison of different approaches // J. Phys. Chem. 2000. - Vol. 104. - Pp. 1720-1735.

12. Philipp D. M., Friesner R. A. Mixed ab initio QM/MM modeling using frozen orbitals and tests with alanine depeptide and tetrapeptide //J. Comput Chem. 1999. - Vol. 20, no. 14. - Pp. 1468-1494.

13. Thompson M. A. QM/MMpol: A consistent model for solute/solvent polarization. Application to the aqueous solvation and spectroscopy of formaldehyde, acetaldehyde, and acetone // J. Phys. Chem. — 1996. — Vol. 100, no. 34. Pp. 14492-14507.

14. Houjou H., Inoue Y., Sakurai M. Study of the opsin shift of bacteriorhodopsin: Insight from QM/MM calculations with electronic polarization effects of the protein environment //J. Phys. Chem. B. — 2001. Vol. 105. - Pp. 867-879.

15. Zhang Y., Lee T.-S., Yang W. A pseudobond approach to combining quantum mechanical and molecular mechanical methods // J. Chem. Phys. 1999. - Vol. 110, no. 1. - Pp. 46-54.

16. Morokuma K. New challenges in quantum chemistry: quests for accurate calculations for large molecular systems // Phil. Trans. R. Soc. Lond. A. 2002. - Vol. 360. - Pp. 1149-1164.

17. Vreven T., Morokuma K. Investigation of the So —>Si excitation in bacteriorhodopsin with the ONIOM(MO:MM) hybrid method 11 Theor. Chem. Acc. 2003. - Vol. 109. - Pp. 125-132.

18. Day P. N., Jensen J. H., Gordon M. S., Webb S. P., Stevens W. J

19. Krauss M., Garmer D., Basch H., Cohen D. An effective fragment method for modeling solvent effects in quantum mechanical calculations // J. Chem. Phys.- 1996.- Vol. 105, no. 5.- Pp. 1968-1986.

20. Worthington S., Krauss M. Effective fragment potentials and the enzyme active site // Сотр. Chem. — 2000. — Vol. 24. Pp. 275-285.

21. Onsager L. Electric moments of molecules in liquids // J. Am. Chem. Soc.- 1936.- Vol. 58, no. 7/9.- Pp. 1486-1493.

22. Tomasi J., Persico M. Molecular interactions in solution: an overview of methods based on continuous distributions of the solvent // Chem. Rev. — 1994. Vol. 94, no. 7. - Pp. 2027-2094.

23. Wong M. W., Frish M. J., Wiberg К. B. Solvent effects. 1. The mediation of electrostatic effects solvents // J. Am. Chem. Soc. — 1991. — Vol. 113, no. 13. Pp. 4776-4782.

24. Базилевский M. В., Венер M. В. Теоретическое исследование реакций переноса протона и атома водорода в конденсированной фазе // Успехи химии. 2003. - Т. 72, № 1. - С. 3-39.

25. Чуев Г. Н., Базилевский М. В. Молекулярные модели сольватации в полярных жидкостях // Успехи химии. — 2003. — Т. 72, № 9. — С. 827851.

26. Bandyopadhyay P., Gordon M. S. A combined discrete/continuum solvation model: application to glycine // J. Chem. Phys. — 2000. — Vol. 113, no. 3.-Pp. 1104-1109.

27. Ellison F. 0. A method of diatomics in molecules. I. General theory and application to H20 // J. Am. Chem. Soc. 1963. - Vol. 85. — Pp. 35403544.

28. Tully J. C. Modern Theoretical Chemistry, Semiempirical Methods of Electronic Structure Calculation / Ed. by G. A. Segal. — Plenum, New York, 1977,-Vol. 7A.

29. Grigorenko B. L., Nemukhin A. V., Apkarian V. A. Many-body potentials and dynamics based on diatomics-in-molecules: vibrational frequency shifts in Ar„HF (n=l-12,62) clusters // J. Chem. Phys.— 1996.— Vol. 104.-Pp. 5510-5516.

30. Grigorenko B. L., Moskovsky A. A., Nemukhin A. V. Diatomics-in-ionic systems and ab initio predictions for the stationary points on potential energy surfaces of the (HF)„ clusters (n=3-6) // J. Chem. Phys. — 1999. — Vol. Ill, no. 8.- Pp. 4442-4452.

31. Grigorenko B. L., Nemukhin A. V., Topol I. A., Burt S. K. Hydrogen bonding at the diatomics-in-molecules level: Water clusters //J. Chem. Phys. 2000. - Vol. 113, no. 7. - Pp. 2638-2647.

32. Grigorenko B. L., Nemukhin A. V., Stepanov N. F., Ya. U. S. Diatomics-in-molecule description of the Rg-Hal2 rare gas halogen van der Waals complexes with application to He-Cl2 //J. Chem. Phys. — 1997.— Vol. 106, no. 11.-Pp. 4575-4588.

33. Niv M. Y., Krylov A. I., Gerber R. B., Buck U. Photodissociation of HC1 adsorbed on the surface of an Ari2 cluster: Nonadiabatic moleculardynamics simulations 11 J. Chem. Phys. — 1999. — Vol. 110. — Pp. 1104711053.

34. Buchachenko A. A., Stepanov N. F. Ar—12 interactions: The models based on the diatomics-in-molecule approach //J. Chem. Phys. — 1996.— Vol. 104.-Pp. 9913-9925.

35. Бучаченко А. А., Степанов H. Ф. Теория возмущений на базе метода двухатомных фрагментов в молекуле: межмолекулярные взаимодействия инертный газ галоген // Ж. физ. химии.— 1998.— Т. 72, №4.-С. 582-586.

36. Никитин Е. Е., Уманский С. Я. Неадиабатические переходы при медленных атомных столкновениях. — Москва: Атомиздат, 1979. — С. 272.

37. Buchachenko A. A., Stepanov N. F., Grigorenko В. L., Nemukhin А. V. ArHF vibrational predissociation dynamics using the diatomics-in-molecule potential energy surface // J. Chem. Phys. — 1999.— Vol. Ill, no. 6.-Pp. 2470-2477.

38. Nemukhin A. V., Grigorenko B. L. Modeling properties of the HF dirner in argon clusters // Int. J. Quant. Chem. — 1997. — Vol. 62. — Pp. 55-65.

39. Grigorenko B. L., Nemukhin A. V. Modelling trapping sites of (HF)2 in argon clusters // Chem. Phys. Lett. 1997. — Vol. 270. - Pp. 103-107.

40. Haber Т., Schmitt U., Suhm M. FTIR-Spectroscopy of molecular clusters in pulsed supersonic slit-jet expansions // Phys. Chem. Chem. Phys. — 1999. Vol. 1. - Pp. 5573-5579.

41. Aziz R., Chen H. An accurate intermolecular potential for argon //J. Chem. Phys.- 1977.- Vol. 67.- Pp. 5719-5726.

42. Бучаченко А. А. Электронная структура, спектры и динамика трехатомных ван-дер-ваальсовых комплексов.— дисс. на соиск. уч. ст. докт. физ.-мат. наук. — 2002.

43. URL http://lcc.chem.msu.ru/gran/gamess/index.html.

44. Aquilanti V., Luzzatti E., Pirani F., Volpi G. G. Molecular beam studies of weak interactions for open-shell systems: The ground and lowest excited states of ArF, KrF, and XeF // J. Chem. Phys.- 1988.- Vol. 89.— Pp. 6165-6175.

45. Woon D. E., Peterson K. A., Dunning Jr. Т. H. Benchmark calculations with correlated molecular wave functions. IX. the weakly bound complexes Ar-H2 and Ar-HCl // J. Chem. Phys.- 1998.- Vol. 109, no. 6.-Pp. 2233-2241.

46. Hutson J. M. Vibrational dependence of the anisotropic intermolecular potential of Ar-HF // J. Chem. Phys. 1992.- Vol. 96.- Pp. 67526767.

47. Fraser G. T., Pine A. S. an der Waals potentials from the infrared spectra of rare gas-HF complexes //J. Chem. Phys. — 1986. — Vol. 85. — Pp. 2502-2515.

48. Anderson D. T., Winn J. S. Matrix isolated HF: the high-resolution infrared spectrum of a cryogenically solvated hindered rotor // Chem. Phys. 1994.- Vol. 189.- Pp. 171-178.

49. Liu S., Bacic Z., Moskowitz J. W., Schmidt K. E. Size dependence of HF vibrational frequency shift for ArnHF (n=l-14) van der Waals clusters via quantum five-dimensional bound state calculations //J. Chem. Phys. — 1994.- Vol. 101.— Pp. 10181-10184.

50. Lewerenz M. Quantum Monte Carlo calculation of argon-HF clusters: Non-additive forces, isomerization, and HF frequency shifts //J. Chem. Phys.-\m.-Vo\. 104.- Pp. 1028-1039.

51. Anderson D. Т., Davis S., Nesbitt D. J. Sequential solvation of HC1 in argon: high resolution infrared spectroscopy of ArnHCl (n=l,2,3) // J. Chem. Phys.- 1997.- Vol. 107, no. 4.- Pp. 1115-1127.

52. Young L., Moore С. B. Vibrational relaxation of HC1 (г»=1,2,3) in Ar, Kr, and Xe matrices 11 J. Chem. Phys.— 1984. — Vol. 81.- Pp. 3137-3147.

53. Schmidt В., Jungwirth P. Vibrational line shifts of hydrogen halides in a rare gas environment: HF/DF and HC1/DC1 in Ar matrices and clusters // Chem. Phys. Lett. — 1996. Vol. 259. - Pp. 62-68.

54. Chalasinski G., Szcz§sniak M. M., Kukawska-Tarnawska B. Ab initio study of intermolecular potential for ArHCl // J. Chem. Phys. — 1991. — Vol. 94. Pp. 6677-6685.

55. Гилл Ф., Мюррей У., Райт М. Практическая оптимизация. — Москва: Мир, 1985.-С. 509.

56. Pulay P. Convergence acceleration of iterative sequences. The case of SCF iteration // Chem. Phys. Lett. 1980. - Vol. 73, no. 2.- Pp. 393-398.

57. Pulay P. Improved SCF convergence acceleration // Chem. Phys. Lett. — 1980. Vol. 73, no. 2. - Pp. 393-398.

58. Sellers H. The C2-DIIS convergence acceleration algorithm // Int. J. Quant. Chem.- 1993.- Vol. 45,- Pp. 31-41.

59. Csaszdr P., Pulay P. Geometry optimization by direct inversion in the iterative subspace 11 J. Mol. Struct. — 1984. — Vol. 114.- Pp. 31-34.

60. Vogel S., Fischer T., Hutter J., Liithi H. Third-order methods for molecular geometry optimizations // Int. J. Quant. Chem.— 1993. — Vol. 45.-Pp. 679-688.

61. Xie D., Schlick T. Efficient implementation of the truncated-newton algorithm for large-scale chemistry applications // SIAM J. Optim.— 1999.-Vol. 9.-Pp. 1-23.

62. Schlick T. Geometry optimization // Encyclopedia of Computational Chemistry / Ed. by P. v. R. Schleyer, N. L. Allinger, T. Clark, J. Gasteiger, P. A. Kollman, H. F. Schaefer III. John Wiley & Sons, 1997.

63. Nash S. G., Nocedal J. A numerical study of the limited memory BFGS method and the truncated-Newton method for large scale optimization // SIAM J. Optim. 1991. - Vol. 1. - Pp. 358-372.

64. Schlick T., Overton M. L. A powerful truncated newton method for potential energy functions //J. Comput. Chem.— 1987.— Vol. 8.— Pp. 1025-1039.

65. Maseras F., Morokuma K. IMOMM — a new integrated ab-initio + molecular mechanics geometry optimization scheme of equilibrium structures and transition-states // J. Comput. Chem. — 1995. — Vol. 16. — Pp. 1170-1179.

66. Turner A. J., Moliner V., Williams I. H. Transition-state structural refinement with GRACE and CHARMM: Flexible QM/MM modelling for lactate dehydrogenase // Phys. Chem. Chem. Phys.— 1999.— Vol. 1.— Pp. 1323-1331.

67. Haber T., Schmitt U., Emmeluth C., Suhm M. A. Ragout-jet FTIR spectroscopy of cluster isomerism and cluster dynamics: from carboxylic acid dimers to N2O nanoparticles // Faraday Discussions. — 2001. — Vol. 118.- Pp. 331-359.

68. Borho N., Suhm M. A. Glycidol dimer: Anatomy of a molecular handshake // Phys. Chem. Chem. Phys. — 2002. Vol. 4. - Pp. 27212732.

69. Haber T. FTIR-Spectroscopy of isolated and argon coated (HBr)n<4 clusters in supersonic slit-jet expansions // Phys. Chem. Chem. Phys. — 2003.-Vol. 5.-P. 1365.

70. Zdanska P., Slavicek P., Jungwirth P. HC1 photodissociation on argon clusters: Effects of sequential solvation and librational preexcitation //J. Chem. Phys.- 2000. -Vol. 112.-Pp. 10761-10766.

71. Buck U. Photodissociation of hydrogen halide molecules in different clusterenvironments // J. Phys. Chem. A.- 2002.- Vol. 106.- Pp. 1004910062.

72. Pine A. S., Lafferty W. J., Howard B. J. Vibrational predissociation, tunneling, and rotational saturation in the HF and DF dimers // «/. Chem. Phys. 1984.- Vol. 81.- Pp. 2939-2950.

73. Michael D. W., Lisy J. M. Vibrational predissociation spectroscopy of (HF)3 // J. Chem. Phys.- 1986.- Vol. 85.- Pp. 2528-2537.

74. Quack M., Schmitt U., Suhm M. A. Evidence for the (HF)s complex in the HF stretching FTIR absorption spectra of pulsed and continuous supersonic jet expansions of hydrogen fluoride // Chem. Phys. Lett. — 1993. Vol. 208. - Pp. 446-452.

75. Quack M., Suhm M. A. Spectroscopy and quantum dynamics of hydrogen fluoride clusters // Molecular clusters, Advances in Molecular Vibrations and Collision Dynamics / Ed. by J. Bowman, Z. Bacid. — JAI Press, London, 1998.- Vol. 3.- Pp. 205-248.

76. Farnik M., Davis S., Nesbitt D. J. High-resolution IR studies of hydrogen bonded clusters: large amplitude dynamics in (HCl)n // Faraday Discuss. 2001. - Vol. 118. - Pp. 63-119.

77. Farrell J. T., Nesbitt D. J. Probing three-body interinolecular forces: Near-infrared spectroscopy of A^HF and A^DF van der Waals modes // J. Chem. Phys. — 1996. — Vol. 105.- Pp. 9421-9440.

78. Lorenz M., Kraus D., Rasanen M., Bondybey V. E. Photodissociation of hydrogen halides in rare gas matrices, and the effect of hydrogen bonding I j J. Chem. Phys. 2000. - Vol. 112.- Pp. 3803-3811.

79. Tao F. M., Klemperer W. Accurate ab initio potential energy surfaces of

80. Ar-HF, Ar-H20, and Ar-NH3 // J. Chern. Phys. 1994.- Vol. 101.-Pp. 1129-1145.

81. Hennurn A. C., Halkier A., Klopper W. Theoretical study of electron correlation and relativistic effects on spectroscopic constants of hydrogen halides HX (X=F, CI, Br, I) // J. Mol Struct.- 2001.- Vol. 599.-Pp. 153-162.

82. Quack M., Suhrn M. A. Potential energy hypersurfaces for hydrogen bonded clusters (HF)yv // Conceptual Perspectives in Quantum Chemistry / Ed. by J.-L. Calais, E. Kryachko. — Kluwer, Dordrecht, 1997. Vol. III. - Pp. 417-465.

83. Bunker P. R., Epa V. C., Jensen P., Karpfen A. An analytical ab initio • potential energy surface and the calculated tunneling energies for the HC1dimer // J. Mol Spectrosc. 1991. - Vol. 146.- Pp. 200-219.

84. Gomez P. C., Bunker P. R. An ab initio calculation of a six-dimensional potential surface for the HC1 dimer // J. Mol Spectrosc. — 1994.— Vol. 168.-Pp. 507-513.

85. Tao F.-M., Klemperer W. Ab initio potential energy surface for the HC1 dimer // J. Chem. Phys.- 1995.- Vol. 103.- Pp. 950-956.

86. Elrod M. J., Saykally R. J. Determination of the intermolecular potential energy surface for (HClfc from vibration-rotation-tunneling spectra // J. Chem. Phys.- 1995,- Vol. 103.- Pp. 933-949.

87. Quack M., Stohner J., Suhm M. A. Analytical three-body interactionpotentials and hydrogen bond dynamics of hydrogen fluoride aggregates, (HF)„, n>3 // J. Mol. Struct. — 2001. — Vol. 599.- Pp. 381-425.

88. Szczgsniak M. M., Chalasiriski G., Piecuch P. The nonadditive interactions in the Ar2HF and A^HCl clusters: an ab initio study // J. Chem. Phys.- 1993.- Vol. 99, no. 9.- Pp. 6732-6740.

89. Chalasinski, Szcz$sniak M. M. Origins of structure and energetics of van der Waals clusters from ab initio calculations // Chem. Rev. — 1994. — Vol. 94. Pp. 1723-1765.

90. Latajka Z., Scheiner S. Structure, energetics and vibrational spectra of dimers, trimers and tetramers of HX (X=C1, Br, I) // Chem. Phys. — 1997. Vol. 216. - Pp. 37-52.

91. Cooper A. R., Hutson J. M. Nonadditive intermolecular forces from the spectroscopy of van der Waals trimers: calculations on Ar2~HCl // J. Chem. Phys.- 1993.- Vol. 98, no. 7.- Pp. 5337-5351.

92. Ernesti A., Hutson J. M. Nonadditive intermolecular forces from the spectroscopy of van der Waals trimers: A theoretical study of Ar2-HF // Phys. Rev. A. 1995. - Vol. 95. - Pp. 239-250.

93. Suhm M. A., Nesbitt D. J. Potential surfaces and dynamics of weakly bound trimers: perspectives from high resolution IR spectroscopy // Chem. Soc. Rev. — 1995. Pp. 45-54.

94. Reed A. E., Curtiss L. A., Weinhold F. Intermolecular interactions from a natural bond orbital, donor-aceptor viewpoint // Chem. Rev. — 1988. — Vol. 88. Pp. 899-926.

95. Andrews L., Johnson G. L. Fourier-transform infrared spectra of hydrogen fluoride ((HF)n) species in solid argon // J. Phys. Chem.— 1984.— Vol. 88.-Pp. 425-432.

96. Andrews L., Davis S. R., Hunt R. D. Far-infrared spectra of (HF)2 and (HF)3 in solid argon // Mol. Phys.- 1992.- Vol. 77.- Pp. 993-1003.

97. Michael D. W., Lisy J. M. Vibrational predissociation spectroscopy of (HF)3 // J. Chem. Phys. 1986. - Vol. 85, no. 5.- Pp. 2528-2537.

98. Khriachtchev L., Pettersson M., Runeberg R., Lundell L., Rasanen M. A stable argon compound // Nature (London).— 2000.— Vol. 406.— Pp. 874-876.

99. Daumfalk R., Nahler N. H., Buck U. Photodissociatiion of oriented HXel molecules in the gas phase // J. Chem. Phys. — 2001. — Vol. 114, no. 11. — Pp. 4755-4758.

100. Lundell J., Chaban G. M., Gerber R. B. Combined ab initio and anharmonic vibrational spectroscopy calculations for rare gas containing fluorohydrides, HRgF // Chem. Phys. Lett.- 2000.- Vol. 331.— Pp. 308-316.

101. Nemukhin A. V., Grigorenko B. L., Khriachtchev L., Tanskanen H., Pettersson M., Rasanen M. Intermolecular complexes of HXeOH with water: stabilization and destabilization effects ¡/J. Am. Chem. Soc.— 2002,- Vol. 124.- Pp. 10706-10711.

102. Khriachtchev L., Pettersson M., Lignell A., Rasanen M. A more stableconfiguration of HArF in solid argon //J. Am. Chem. Soc. — 2001. — Vol. 123.- Pp. 8610-8611.

103. Pettersson M., Khriachtchev L., Lignell A., Rasanen M., Bihary Z., Gerber R. HKrF in solid krypton // J. Chem. Phys. 2002. - Vol. 116. — Pp. 2508-2515.

104. McDowell S. A. A computational study of the HArF-•• CO dimer // Chem. Phys. Lett. 2003. - Vol. 368. - Pp. 649-653.

105. Lignell A., Khriachtchev L., Pettersson M., Rasanen M. Large blueshift of the H—Kr stretching frequency of HKrCl upon complexation with N2 // J. Chem. Phys. 2002. - Vol. 117. - Pp. 961-964.

106. McDowell S. A. Blue shifting and red shifting hydrogen bonds:a study of the HArF---N2 and HArF---P2 complexes // Phys. Chem. Chem. Phys. 2003. - Vol. 5. - Pp. 808-811.

107. Bihary ZChaban G. M., Gerber R. B. Vibrational spectroscopy and matrix-site geometries of HArF, HKrF, HXeCl, and HXel in rare-gas solids // J. Chem. Phys. 2002. - Vol. 116, no. 13.- Pp. 5521-5529.

108. Jolkkonen S., Pettersson M., Lundell J. Trapping site structures of HArF and HKrF in solid rare gases // J. Chem. Phys.— 2003.— Vol. 119, no. 14.-Pp. 7356-7364.

109. Poon C.-D., Samulski E. T., Weise C. F., Weisshaar J. C. Do bridging water molecules dictate the structure of a model dipeptide in aqueous solution? 11 J. Am. Chem. Soc. 2000. - Vol. 122. - Pp. 5642-5643.

110. Han W., Jalkanen K., Elstner M., Suhai S. Theoretical study of aqueous N-Acetyl-L-alanine N'-Methylamide: Structures and Raman, VCD, and ROA spectra // J. Phys. Chem. В.- 1998.- Vol. 102.- Pp. 2587-2602.

111. Nemukhin A. V., Grigorenko B. L., Bochenkova A. V., Topol I. A., Burt S. K. A QM/MM approach with effective fragment potentials applied to the dipeptide-water structures // J. Mol. Struct. (Theochem).— 2002. Vol. 581. - Pp. 167-175.

112. Tossel J. A. The speciation of antimony in sulfidic solutions: A theoretical study // Geochim. Cosmochim. Acta.— 1994.— Vol. 58, no. 23.— Pp. 5093-5104.

113. Vigasina M. F., Orlov R. Y., Shabatina A. V., Dadze T. P. Raman spectroscopy of the thioantimony complex in alkaline sulfide solutions // J. Mol. Liq.— 2001. — Vol. 91.-Pp. 103-107.

114. Szafran M., Karelson M. M., Katritzky A. R., Koput J., Zerner M. C. Reconsideration of solvent effects calculated by semiempircal quantum chemical methods //J. Comput. Chem,.— 1993.— Vol. 14, no. 3.— Pp. 371-377.

115. Bondi A. Van der Waals volumes and radii // J. Phys. Chem. — 1964.— Vol. 68.- Pp. 441-451.

116. Ермилов А. Ю., Щербинин А. В., Пупышев В. И., Степанов Н. Ф. Мультипольная модель атома в полости // Вестник МГУ, Серия 2, Химия. 1996. - Т. 37, № 3. - С. 215.

117. Stevens W. J., Krauss M., Basch H., Jasien P. G. Relativistic compact effective potentials and efficient, shared-exponent basis sets for the third, fourth-, and fifth-row atoms // Can. J. Chem.— 1992.— Vol. 70, no. 612-630.

118. Mclean A. D., Chandler G. S. Contracted Gaussian basis sets for molecular calculations. I. Second row atoms, Z=ll—18 11 J. Chem. Phys. 1980. - Vol. 72, no. 10. - Pp. 5639-5648.

119. Mereiter K., Preisinger A., Guth H. Hydrogen bonds in Schlippe's salt: refinement of the crystal structures of Na3SbS4-9H20 by X-ray diffraction and Na3SbS4-9D20 by neutron diffraction at room temperature // Acta Cryst. 1979. - Vol. B35. - Pp. 19-25.

120. ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

121. А. В. Шабатина (Боченкова), А. Ю. Ермилов. Моделирование влияния сольватации на колебательные спектры высокосимметричпых молекулярных ионов // Ж. Физ. Химии.— 2000.— т. 74, № 1—С. 167— 172.

122. М. Ф. Вигасина, Т. П. Дадзе, Р. Ю. Орлов, А. В. Шабатииа (Боченкова). Тиокомплексы сурьмы в сульфидно-щелочном растворе по данным КР-спектроскопии // Вестн. Моск. Ун-та, Сер.4. Геология.— 1999 №4.—С. 69-71.

123. M. F. Vigasina, R. Yu. Orlov, А. V. Shabatina (Bochenkova), T. P. Dadze. Raman spectroscopy of the thioantimony complex in alkaline sulfide solutions // J. Mol. Liq- 2001.- Vol. 91.-P. 103-107.

124. А. В. Шабатина (Боченкова), А. В. Немухин. Структура и спектры кластеров хлорида водорода // Вестн. Моск. Ун-та, Сер.2. Химия.— 2000.- т. 41, № 3.—С. 160-162.

125. А. V. Nemukhin, В. L. Grigorenko, А. V. Bochenkova, I. A. Topol, S. К. Burt. A QM/MM approach with effective fragment potentials applied to the dipeptide-water structures // J. Mol. Struct.: THEOCHEM.— 2002 Vol.581, № 1-3.-P. 167-175.

126. A. V. Nemukhin, B. L. Grigorenko, A. V. Bochenkova, V. M. Kovba, and E. M. Epifanovsky. Structures of the peptide-water complexes studied by the hybrid quantum mechanical-molecular mechanical (QM/MM) technique // Struct. Chem 2004.- Vol.15, № l.-P. 3-9.

127. Por§ba, Poland, July 7-13, 2001 Book of Abstracts, №P3-18.

128. А. V. Bochenkova, D. A. Firsov, and A. V. Nemukhin. Hybrid DIM-based QM/MM approach applied to vibrational spectra and trapping site structures of HArF in solid argon // Chem. Phys. Lett.— 2004.— принята к печати.