多肽与无机晶体相互作用的多尺度模拟方法研究

项目名称： 多肽与无机晶体相互作用的多尺度模拟方法研究

项目编号： No.21403049

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 沈嘉炜

作者单位： 杭州师范大学

项目金额： 25万元

中文摘要： 自然界的生物材料因其多重分级结构而具有极高的强度和韧性。在分子水平上研究蛋白质等生物分子如何控制矿物晶体的成核、组装和生长将帮助研究者设计具有优异性质的仿生材料。本研究将以多肽和无机碳酸钙晶体作为模型，发展生物分子与无机晶体相互作用的多尺度模拟方法。我们首先将利用全原子分子动力学（MD）方法在微秒的时间尺度内，深入研究多肽与碳酸钙的相互作用机理，然后利用在全原子水平上得到的复合体系的结构、热力学和动力学性质，发展多肽–碳酸钙相互作用的粗粒化模型，并将研究的时间尺度扩展至毫秒级别。最后将粗粒化水平上的复合体系平衡构型后向映射回全原子水平，从而能在原子层次上研究晶体表面多肽平衡吸附时的构型、结合位点、溶剂效应及表面氢键网络等重要性质。项目中多尺度模拟方法的建立，将帮助我们在不同空间尺度（nm到μm）及时间尺度（ps到ms）内理解多肽与碳酸钙晶体间的相互作用，为合理的仿生材料设计提供理论指导。

中文关键词： 多尺度模拟；分子动力学模拟；纳米材料；高分子；生物分子

英文摘要： Many biological materials exhibit remarkably high strength and toughness due to the hierarchical structuring of the materials at different length scales. The understanding of how biomolecules like protein control the nucleation, assembling and growth of m

英文关键词： Multi-scale simulation；Molecular dynamics simulation；Nano-materials；Polymer；Biomolecules