基于密度泛函理论的盐酸罂粟碱太赫兹振动光谱计算与分析（英文）

为了进一步探究太赫兹振动光谱的理论机理,为违禁药品的太赫兹光谱检测提供完善合理的科学依据,本文以盐酸罂粟碱为例,基于第一性原理的密度泛函理论计算方法,利用BLYP、LC-BLYP、B97-XD、B3LYP和CAM-B3LYP函数并结合6-311++G(d,p)基组,分别讨论其分子构象并对盐酸罂粟碱的光谱吸收特性和振动模式进行了表征和分析.计算结果表明,盐酸罂粟碱是以异喹啉N原子上的质子化阳离子和两个最低质子化构象的形式存在的.四个指纹峰中有三个是由能量最低的分子构象共振引起,另一个是由第二个最低能量的分子构象共振引起的.在该方法中,LC-BLYP函数被证明是五个函数中最合适的一个.研究表明,太赫兹时域光谱技术可以有效地检测非法药物,采用密度泛函理论合理计算振动频率,可以为今后违禁药品及各种衍生物的检验提供依据.

尺度效应下太赫兹非局部二维纳米薄膜结构涟漪动力学建模方法

本研究通过非局部理论和分子动力学模拟,深入探讨了尺度效应下二维纳米薄膜涟漪动力学特性.首先,基于非局部Kirchhoff板理论,构建了太赫兹激励下二维纳米薄膜涟漪动力学模型,揭示了涟漪波数与太赫兹激励频率的关系.其次,通过与分子动力学模拟对比,验证了非局部涟漪动力学模型的准确性,并对非局部参数进行了辨识.进一步,分析了小尺度范围下二维薄膜结构离散分子动力学模型和连续介质理论模型的差异性,讨论了等效厚度,手性和非局部参数等重要参数对涟漪波数和相速度的影响.研究表明:当涟漪波长接近碳-碳键尺度时,原子的离散特性破坏了相邻涟漪的均匀性,论证了考虑原子分布的离散特性对太赫兹高频激励下二维纳米薄膜跨尺度涟漪动力学建模的重要性.此外,本研究还发现了锯齿方向的相速度大于扶手椅方向的相速度,且随着中心激励频率的增加,闭合涟漪的波型从环形转变为六边形.

砷(Ⅲ)对p53突变蛋白活性恢复作用的太赫兹物理机制

通过小分子配体结合(如砷剂)来恢复p53突变蛋白活性是抑癌蛋白靶向治疗的重要策略,但p53蛋白在功能恢复过程中的分子集体动力学变化及其作用等机制基础尚不清楚.本文基于全原子弹性网络模型的正则模式分析了p53蛋白位于太赫兹频率的低频集体振动模式,以期解析砷(Ⅲ)对p53突变蛋白功能恢复作用所涉及的物理机理.结果表明,在砷(Ⅲ)配体结合后p53突变蛋白的DNA结合域的最低频率集体振动模式得到了有效恢复.进一步从原子骨架波动和太赫兹频率振动模态统计的角度分析了p53蛋白分子功能恢复的运动特征,并基于残基动力学相关性讨论了其运动耦合机理.本文从太赫兹生物物理的角度揭示了砷(Ⅲ)对p53蛋白活性恢复的可能机制,为蛋白分子低频运动特性与蛋白功能之间的联系提供了新的证据.