NH4+和NH3在跨膜環(huán)肽納米管中傳輸行為的分子動力學模擬研究.pdf

1、本文通過分子動力學模擬，研究了NH4+和NH3在充滿水的跨膜環(huán)八肽和環(huán)十肽納米管（8×cyclo-(WL)n=4,5/POPE）中的傳輸行為，并探究了NH4+對兩種環(huán)肽納米管內水分子結構和擴散行為的影響。
　　粒子的帶電情況、尺寸大小、形成氫鍵的能力以及管徑的大小都會對粒子在納米通道中的傳輸行為產生重要影響。帶電的NH4+與周圍環(huán)境間的靜電相互作用較強，形成的氫鍵和水橋數目較多，在管內傳輸過程中遇到較高的自由能能壘，它能夠自由進出

2、環(huán)八肽納米管，但在環(huán)十肽管的管口遇到勢阱，易被“囚禁”在管內。NH3能夠毫不費力地進出環(huán)八肽和環(huán)十肽納米管，且在兩種管內均可自由傳輸。管徑的增加能有效降低NH4+在管內傳輸過程中遇到的自由能能壘，但對NH3的影響不大。NH3與水分子間形成氫鍵時既可作為質子受體，又有機會作為質子供體，在肽管內傳輸的過程中基本處在管內水分子層中，而NH4+只能作為質子供體，在傳輸的過程中處在管內水分子層和管軸之間。NH4+和NH3與管壁間主要形成以水分子為

3、媒介的間接氫鍵相互作用，即水橋。
　　處在環(huán)肽納米管中央的NH4+使得管內水分子受到與管口裸露的羰基定向作用相反的偶極定向作用力，管口區(qū)域水分子的偶極取向性減弱，環(huán)八肽管中NH4+附近區(qū)域水分子偶極定向增強，環(huán)十肽管中NH4+附近區(qū)域水分子偶極取向翻轉。NH4+使得其前后α-plane區(qū)域的水分子有所增加，但對管內其他區(qū)域水分子的密度分布并無明顯影響。NH4+對管內水分子分布的影響距離明顯低于對管內水分子偶極取向的影響距離。此外，