Molekulardynamik-Simulationen von mechanisch und thermodynamisch induzierter Kinetik supramolekularer Konformationsänderungen
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Abstract
In der vorliegenden Dissertation werden zwei Arten supramolekularer Konformationsänderungen mittels Molekulardynamik-Simulationen untersucht.
Im ersten Teil der Arbeit wird der reversible Übergang zwischen zwei Zuständen eines Calix[4]aren-Catenans unter verschiedenen Bedingungen studiert.
Dabei wird dieses Molekül in FPMD-Simulationen in die offene Konformation gezogen und anschließend die angelegte Kraft auf einen kleinen Wert herabgesenkt. Die beobachtete Relaxation des Moleküls wird im Hinblick auf die Reihenfolge der Wasserstoffbrückenbildung untersucht. Durch die statistische Analyse mehrerer Tausend Trajektorien wird ein kraftabhängiger Faltungspfad, bei dem auch ein Intermediat entstehen kann, gefunden. Zusätzlich wird der Einfluss polarer und protischer Lösungsmittel auf das intramolekulare Wasserstoffbrückennetzwerk und den Reversibilitätsgrad der Konformationsänderung untersucht. Des Weiteren werden zwei Arten von Vergröberungsmethoden für die Lösungsmittelpotentiale in einer Hybrid-Simulation verglichen. Die Wechselwirkungen zwischen dem vergröberten Lösungsmittel und dem in atomistischer Auflösung vorliegenden Calix[4]aren-Catenan werden in drei verschiedenen Varianten geprüft.
Im zweiten Teil der Arbeit wird die Konformationsänderung des Tensids Natriumdodecylsulfat (SDS), das je nach äußeren Bedingungen sphärische oder röhrenförmige Mizellen ausbilden kann, untersucht.
Dazu wurden hPF-MD-Simulationen des Tensids in verschiedenen Konzentrationen durchgeführt. Der Fokus liegt auf der Transformation von sphärischen zu röhrenförmigen Mizellen in Abhängigkeit der zugesetzten Menge Natriumchlorid. Die Kinetik der Konformationsänderung und des Aggregationsmechanismus werden durch die Verwendung eines vergröberten Modells aufgeklärt.