Boundary Potentials for Hybrid Quantum Mechanical / Molecular Mechanical Simulations of Solvated Biomolecules [Elektronische Ressource] / Tobias Benighaus

Boundary Potentials for Hybrid QuantumMechanical / Molecular MechanicalSimulations of Solvated BiomoleculesInaugural-DissertationzurErlangung des Doktorgrades derMathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakult¨atder Heinrich-Heine-Universit¨at Dussel¨ dorfvorgelegt vonTobias Benighausaus Munst¨ erMul¨ heim an der Ruhr, September 2010Gedruckt mit der Genehmigung der Mathematisch-NaturwissenschaftlichenFakult¨at der Heinrich-Heine-Universit¨at Du¨sseldorfReferent: Prof. Dr. Walter ThielKoreferentin: Prof. Dr. Christel MarianTag der mu¨ndlichen Pru¨fung:ZusammenfassungDie vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung und Implemen-tierung von Randpotentialen fu¨r quantenmechanisch/molekularmechanische(QM/MM) Methoden. Ziel dieser Arbeit ist es, den zweilagigen QM/MM-Ansatz zu einem dreilagigen Modell zu erweitern, um eine zuverl¨assige Be-schreibung langreichweitiger elektrostatischer Wechselwirkungen mit hoherEffizienz zu erm¨oglichen.Ausgangspunkt ist ein fu¨r klassische Kraftfeldmethoden benutztes Rand-potential (GSBP, generalized solvent boundary potential), das fu¨r semiem-pirische QM/MM-Verfahren adaptiert und implementiert wird. Die Genau-igkeit des GSBP wird an Hand eines Modellsystems (Threonin in Wasser)gepru¨ft und fu¨r ad¨aquat befunden. Die Untersuchung der Effizienz desGSBP zeigt, dass es die Rechenzeit ab einer Systemgr¨oße von ca. 12.500Atomen reduziert. Bei gr¨oßeren Systemen von ca. 25.