基于密度可扩展的非共价相互作用局部与全局分类方法

《Journal of Chemical Theory and Computation》：Scalable Density-Based Local and Global Classifications of Noncovalent Interactions

　　

摘要

非共价相互作用在化学、生物学和材料科学中起着核心作用，它影响着从分子识别和蛋白质折叠到晶体堆积以及超分子组装等各种过程。这类相互作用的合理设计依赖于方向性和互补性等原理，这些原理决定了分子复合物的组织结构和稳定性。尽管能量分解分析能够为了解这些特性提供帮助，但其较高的计算成本限制了其在大规模系统中的应用。在此，我们引入了一种基于密度的简单描述符$\frac{q_{\mathrm{NCI}}}{V_{\mathrm{vdW}}}$?，该描述符能够量化相互作用的定位情况，并体现静电作用与色散作用之间的平衡关系。该描述符既可以用于对整个复合物进行整体评估，也可以针对各个相互作用区域进行局部分析，且仅需结构信息，无需使用计算成本较高的能量分配方法。这为从小型复合物到大型超分子结构的各种分子系统中的非共价相互作用的表征与设计提供了一个可扩展的框架。