Разработан модифицированный алгоритм молекулярной динамики для оболочечной модели с адиабатическим вычислением положений оболочек (голономные связи), устраняющий высокочастотные моды и позволяющий существенно увеличить шаг интегрирования. Метод применён к c‑ZrO2, легированному Sc3+, Y3+, Gd3+, La3+ (потенциалы Бакингема), с анализом RDF и энергетики дефектных кластеров.
Конференции
68-я Всероссийская научная конференция МФТИ
Список разделов ЛФИ - Секция фундаментальных основ многомасштабного атомистического моделирования
Темы работ, которые рассматриваются на секции:
- Классическая молекулярная динамика;
- Квантовое атомистическое моделирование;
-Методы Монте-Карло в статистической термодинамике и физической кинетике
- Технологии суперкомпьютерного моделирования;
-Многомасштабные подходы, основанные на атомистическом моделировании.
Контакты: timofeev.av@mipt.ru
Формат проведения: очный
Дата и время проведения: 02.04.2026, 03.04.2026 в 11:00
Место проведения: МФТИ, 2 апреля 107БК, 3 апреля - Конференц зал в КСП
-
Методом МД с потенциалом ReaxFF рассчитаны коэффициенты диффузии ионов (H₃O⁺, OH⁻, D₃O⁺, OD⁻) в легкой и тяжелой воде при T=300–440 К и давлениях 1–300 МПа. Установлено, что температурные зависимости носят аррениусовский характер. Показано, что изотопический эффект влияет лишь на предэкспоненциальный множитель, не меняя энергию активации диффузии. Выявлено, что в исследованном диапазоне давление не оказывает существенного влияния на диффузию ионов в отличие от нейтральных молекул.
-
В работе исследуется система связанных гармонических осцилляторов с асимметрией взаимодействий, описываемая стохастическими уравнениями Ланжевена. Получено аналитическое решение для распределения автокорреляторов обобщённных скоростей и координат вблизи исключительной точки динамической матрицы системы. Результаты проиллюстрированы на примерах топоэлектрических цепей и пылевых частиц в плазме газового разряда.
-
В работе предложен компактный двухпараметрический метод описания четвертичной структуры гемоглобина, позволивший охарактеризовать все известные экспериментальные структуры, а также обнаружена неравномерность и температурная аномалия в распределении молекул воды в полости белка, указывающая на ключевую роль воды в его динамике и функционировании.
-
В работе методами молекулярной динамики исследуются подвижности пузырьков, закрепленных на дислокациях в продольном и поперечном направлениях. Показано, что продольные и поперечные подвижности закрепленных на дислокациях пузырьков значительно превосходят подвижности в идеальной решетке. Также высказано предположение о влиянии трудно различимых при помощи ПЭМ дислокаций на движение пузырьков в экспериментах с тонкими пленками.
-
Методом молекулярной динамики с потенциалом межатомного взаимодействия OPLS-AA/1.14*CM1A-LBCC и моделью воды TIP4P/2005 исследованы транспортные коэффициенты (диффузия и вязкость) водных растворов глюкозы, трегалозы и рафинозы при концентрациях до 60%. Обнаружена концентрационная зависимость гидродинамического радиуса молекул сахаров, свидетельствующая о нарушении соотношения Стокса–Эйнштейна. Продемонстрирована универсальность эффекта для всех углеводов независимо от размера молекулы.
-
В работе представлено систематическое исследование структуры границы раздела между аморфными льдами, что позволяет не только охарактеризовать её равновесные свойства, но и проследить эволюцию интерфейса в условиях, приближенных к линии сосуществования фаз. Полученные результаты открывают возможность для прямой проверки гипотезы о природе перехода LDA — HDA и концепции континуума аморфных состояний.
-
Методом Монте-Карло в NVT ансамбле проведено моделирование раствора электролита с цвиттерионными осмолитами в заряженной щелевой нанопоре. Построены зависимости расклинивающего давления от поверхностной плотности заряда стенок и профили плотности цвиттерионов вдоль поры, выявлены стерические эффекты упаковки при высоких концентрациях
-
В работе проводится сравнительный анализ методов получения свободной энергии связывания на примере диссоциации двуатомных молекул. Сравниваются значения термодинамической константы равновесия полученной с применением метода метадинамики, зонтичного интегрирования а также путём прямого моделирования достаточно больший системы и извлечения значения термодинамической констатны равновесия из статистических соотношений.
-
От нанокапель к макроскопической смачиваемости: CGMD-моделирование влияния шероховатости поверхностиРабота изучает влияние наноразмерной шероховатости SiO₂ на контактный угол воды с помощью эксперимента и CGMD-моделирования с использованием силового поля Martini 3, показав линейное уменьшение угла с ростом среднеквадратичной шероховатости и возможность экстраполяции на макроскопический масштаб.
-
В работе исследовано влияние ферромагнитных флуктуаций вблизи сингулярности ван Хова на электронные свойства двумерной модели Хаббарда в рамках нелокальных расширений DMFT. Показано, что учет нелокальных корреляций приводит к расщеплению зоны, расширению поверхности Ферми и формированию неферми-жидкостного поведения. Полученные результаты подчеркивают значительное влияние нелокальных вкладов в собственную энергию на спектральные свойства системы в режиме сильных магнитных флуктуаций.
-
Работа посвящена разработке метода стабилизации несвязанных состояний дианионов в рамках релятивистского метода связанных кластеров (FS-CC). На примере атома иода проведена валидация подхода путём расчёта энергии первого возбуждённого состояния. Для молекулы I₂ построены потенциальные кривые основного состояния нейтральной молекулы и аниона I₂⁻, а также получены оценки энергий низших состояний дианиона I₂²⁻ при равновесном межъядерном расстоянии.
-
В работе проводится атомистическое моделирование пары молекул хлорофилла в водно-спиртовой смеси при разных концентрациях растворителей. Рассматривается динамика состава и формы гидратной оболочки за время моделирования. Исследуется зависимость расстояния между атомами магния в процессе динамики от концентрации растворителей
-
Работа посвящена вычислительному дизайну антиокислительных присадок для смазочных масел. Генерация новых молекулярных структур выполнена с помощью фреймворка REINVENT4. Для оценки эффективности соединений разработана интерпретируемая метрика BDE Score, отражающая энергию разрыва O/N-H связей в молекуле и коррелирующая с экспериментальным временем индукционного окисления. Синтетическая реализуемость предложенных молекул подтверждена ретросинтетическим анализом в AiZynthFinder.
-
В рамках данной работы производится ре-параметризация поля Мартини 3 для корректного описания контактных углов жидкостей: ДМСО, ТЭОС, глицин, бензол и олеиновая кислота – на поверхности SiO2. Исследование выполнено с использованием комбинированного подхода, включающего экспериментальные измерения методом сидячей капли и крупнозернистое молекулярно-динамическое моделирование (CGMD). В моделировании использовалось силовое поле Martini 3 для систем «жидкость – SiO2».
-
В работе выполнена параметризация перекрёстного LJ-взаимодействия в силовом поле TraPPE-UA для описания смачиваемости системы кальцит–вода–углеводороды. Коэффициент масштабирования подобран по экспериментальным контактным углам для системы кальцит–вода–n-декан. Показано, что полученная модель корректно воспроизводит смачиваемость и сохраняет переносимость при изменении внешних условий и состава системы.
-
В данной работе будет представлено развитие подхода описания высокотемпературной фазы в рамках квантовой молекулярной динамики для явного учета конечно-температурных эффектов. Будет показано изменение ширины запрещённой зоны от температуры и получена энергия активации поляронного хоппинга высокотемпературной фазе напрямую из аррениусовской зависимости частоты хоппинга. На основании этих данных будет предложены уточнения в механизм перехода Вервея.
-
С рамках подхода DFT+PIMD в работе исследуются короткоживущие кластеры H3 в металлическом флюиде плотного разогретого водорода. Предложен новый безпараметрический критерий определения кластеров произвольного размера. Построен профиль свободной энергии в плоскости троек, определена эффективная глубина энергетической ямы для третьего водорода, оценены эффективные заряды
-
-
В данной работе на примере карбида аргона предложен подход к определению термодинамических функций двухатомных молекул, востребованный для термодинамического моделирования ИСП-МС. Исследование базируется на ab initio моделировании потенциальных кривых межатомного взаимодействия. С помощью специализированных алгоритмов аппроксимации и получения энергетического спектра вычислены значения термодинамических функций в диапазоне температур 300–10000 К и аппроксимированы полиномами IVTANTHERMO.
-
Аллостерический механизм влияния антитела T11 на взаимодействие S‑белка SARS‑CoV‑2 с рецептором ACE2Методом ARTEMIS по данным МД сравнили RBD Wuhan, Omicron и мутанта E484A (свободные и в комплексах с ACE2 и антителом T11). Показано, что мутации Omicron усиливают аллостерическую связь между участком связывания антитела и ACE2‑интерфейсом RBD и делают коммуникацию более «упорядоченной», а также уменьшают конформационную гетерогенность интерфейсов, что повышает нейтрализующий эффект. Показано, что точечная мутация E484A воспроизводит большую часть эффекта Omicron.
-
Методами молекулярной динамики с помощью машинно-обучаемого потенциала MTP исследуется механизмы роста золотых плёнок, осаждаемых из газовой фазы (в CVD-подобных условиях), преимущественно на подложе меди.
-
Сравнение различных моделей графовых нейросетей для предсказания вектора дипольного момента молекул для последующего построения ик-спектра
-
Для успешного решения задач оптимизации геометрий молекул, а также в методе неэмпирической молекулярной динамики для вычисления сил, действующих на атомы, необходимы эффективные методы расчёта градиентов электронной энергии по координатам ядер. Одним из перспективных направлений высокоточного и эффективного моделирования электронных состояний, структуры и свойств молекул, содержащих атомы тяжёлых элементов, являются методы расчета, основанные на двухкомпонентных релятивистских псевдопотенциалах.
-
В работе рассматривается переход динамики жидкого 1-метилнафталина в переохлажденный режим при изотермическом сжатии. На основе анализа параметров транспорта и структуры жидкости выделяются два характерных масштаба динамики. Рассматривается корректность различных моделей для предсказания вязкости в переохлажденном состоянии.
-
Из равновесной МД в полях OPLS-AA и COMPASS рассчитан коэффициент объёмной вязкости для гексана, октана, декана и циклогексана в диапазоне температур 278-393К. Вычислены вклады в объёмную вязкость отдельных видов взаимодействий, входящих в потенциалы. Показаны различия в наборе видов взаимодействий, вносящих существенный вклад, между потенциалами классов I и II. Температурные зависимости этих вкладов имеют аррениусовский вид с различимыми при получаемых погрешностях значениями энергии активации.
-
В работе методом молекулярной динамики проведено моделирование систем, включающих в себя ион и жидкость из органических молекул электролита. Вычислена энергия сольватации в приближении энергии комплекса из иона и молекул сольватной оболочки. Расчеты проведены для обширной выборки растворителей с целью выявления наиболее перспективных кандидатов — соединений, обладающих наибольшей по модулю энергией сольватации.
-
В работе были изучены электрохимические свойства широкого класса производных ферроценах (Fc-R). Заместители полностью покрывают диапазон доннорно-акцепторных свойств. Расширена линейная корреляция между рассчитанными стандартным редокс-потенциалами и пара константами Гаммета. Установлено, что заместитель -NO2 демонстрирует выраженное пи-сопряжение с циклопентадиеновым кольцом, что приводит к сильному отклонению от линейной зависимости.
-
На основе экспериментальных данных спектроскопии (13С ЯМР, XPS, FTIR) для керогенов различной плотности с помощью метода Монте-Карло были построены реалистичные атомистические модели. Для сгенерированных структур методом молекулярной динамики исследованы динамические свойства для выделения корреляции «структура-свойства».
-
В работе методом классической молекулярной динамики исследована диффузия в ионной жидкости [N4444][EHPMEH]. Обнаружен длительный участок субдиффузионного режима. С учетом других существующих работ по данной тематике это позволяет сделать предположение о том, что данное свойство является универсальным для ионных жидкостей.
-
В работе исследуется механизм поглощения энергии пьедестала лазерного импульса при фемтосекундной записи в кварцевом стекле за счет формирования автолокализованных дырок (STH). С помощью методов DFT (PBE, DFT+U, pSIC, HSE06) смоделировано образование STH в аморфном SiO2. Показано, что для корректного описания локализации дырки и искажений решетки важно использование гибридных функционалов (HSE06) или методов коррекции самодействия (pSIC).
-
В работе применяется метод флуктуирующего локального поля (FLF) к расширенной модели Хаббарда, что устраняет ложные фазовые переходы и позволяет учитывать коллективные флуктуации. Многоканальный подход воспроизводит конкуренцию CDW и AFM и описывает метастабильные состояния. Развитие модельного анализа приводит к применению схемы DFT+FLF для анализа π-сопряжённых органических проводников семейства TMTTF₂X из первых принципов.
-
В работе исследуются молекулярные механизмы гистерезиса водоудержания в агрегатах глинистых наночастиц методом атомистической молекулярной динамики. Рассматриваются системы из наночастиц Na-монтмориллонита и каолинита конечного размера, что позволяет учитывать влияние краевых поверхностей и формирование реалистичной мезоструктуры агрегатов. Моделируются циклы дегидратации и регидратации с анализом структурных характеристик и термодинамики воды.
-
Метод плазменного разделения химических элементов по массам востребован, например, для переработки отработавшего ядерного топлива. Направление развития — управление движением ионов плазмы во внешнем магнитном поле для инжекции в область сепарации. Инструмент исследования — численное моделирование (решение уравнений Ньютона и метод Монте-Карло). Предложен электрический потенциал, обеспечивающий сжатие пучка ионов в несколько раз и дальнейшее разделение двухкомпонентной смеси.
-
Методом квантового атомистического моделирования получены уравнение состояния и проводимость цезия в широком диапазоне температур (500-10000 К) и давлений (от 1 ГПа до нескольких сотен ГПа), отвечающих области разогретого плотного вещества. На изотермах обнаружены метастабильные состояния, резко отличающиеся от равновесных состояний по зарядовому составу плазмы цезия, что указывает на возможность существования фазового перехода по плазменному типу.
-
Исследуется однозонная модель Хаббарда на квадратной решётке с перескоками к ближайшим и следующим соседям при дырочном допировании. Магнитные состояния рассматриваются в приближении среднего поля и DMFT; вычислены жёсткости спиновых возбуждений и длина корреляции. Учёт частотной зависимости спиновой жёсткости описывает состояния с ближним магнитным порядком. В DMFT получены псевдощелевые состояния, где поверхность Ферми сохраняется лишь вдоль узловых направлений зоны Бриллюэна.
-
Исследуются границы применимости классического описания плазмы, в особенности для описания вблизи порога ионизации, где переход от дискретного к непрерывному спектру требует учета квантовой природы связанных состояний и декогеренции, вызванной взаимодействием с окружающими частицами.
-
-
Исследование методом классической молекулярной динамики концентрационной зависимости осмотического давления и коэффициентов самодиффузии в водных растворах цитрата натрия (Na3C6H5O7). Раствор является неидеальным, для его описания ключевой характеристикой является осмотическое давление, которое может быть рассчитано как работа обратимого адиабатического разбавления раствора до чистого растворителя.
