รายละเอียดโครงการวิจัย รหัสโครงการ : BRG4880010 ชื่อโครงการ : การอธิบายลักษณะโครงสร้างและพลวัตของไอออนที่ถูกซอลเวตโดยวิธีการจำลองที่ผสมผสานกลศาสตร์ควอนตัมและกลศาสตร์โมเลกุล   Characterization of structure and dynamics of solvated ions by ab initio QM/MM simulations หัวหน้าโครงการ : อนันต์ ทองระอา : [งานวิจัยที่เกี่ยวข้อง (4 โครงการ) ] ทีมวิจัย : อนันต์ ทองระอา หัวหน้าโครงการ อภิรักษ์ พยัคฆา นักวิจัยร่วมโครงการ วันที่เริ่มโครงการ : 1 ส.ค. 2548 วัตถุประสงค์ : เนื่องจากการทำซิมูเลชันที่ผสมผสานกลศาสตร์ควอนตัมและกลศาสตร์โมเลกุลที่ประยุกต์กับระบบของไอออนในสารละลาย ให้ผลการศึกษาที่น่าสนใจและสอดคล้องกับผลที่ได้จากการทดลองเป็นอย่างดี ผู้วิจัยจึงมีความสนใจที่จะประยุกต์เทคนิคซิมูเลชันดังกล่าวสำหรับการศึกษาสมบัติเชิงโครงสร้างและเชิงพลวัตของไอออนชนิดอื่นๆ โดยเฉพาะไอออนที่มีความซับซ้อนมากขึ้น เช่น ไอออนที่ประกอบด้วยอะตอมมากกว่าหนึ่งอะตอม ได้แก่ ไอออนไฮโดรเนียม (H3O+) และไอออนไนเตรต (NO3-) รวมทั้งไอออนบางชนิดที่มีความโพลาไรซ์มาก เช่น ไอออนโบรไมด์ (Br-) ความน่าสนใจของระบบ H3O+ ในน้ำ กล่าวคือ ไอออนนี้สามารถเกิดพันธะไฮโดรเจนกับน้ำที่อยู่รอบๆ ไอออนได้ค่อนข้างแข็งแรง และข้อมูลจากการทดลองพบว่า โครงรูปของ H3O+ ค่อนข้างยืดหยุ่นง่ายและสามารถเกิดสารเชิงซ้อนกับน้ำได้ทั้งในรูปของ H5O2+ และ H9O4+ นอกจากนี้ ยังมีรายงานจากการทดลองที่ชี้ว่า H3O+ อาจส่งผ่านโปรตอนไปยังน้ำตัวอื่นๆ ที่อยู่รอบๆ ไอออน (H*H2O+ + H2O H2O + H*H2O+) ได้ด้วย จากพฤติกรรมที่ซับซ้อนของไอออนชนิดนี้ ทำให้ผู้วิจัยมีความสนใจที่จะประยุกต์เทคนิคการจำลองพลวัตเชิงโมเลกุลที่ผสมผสานกลศาสตร์ควอนตัมและกลศาสตร์โมเลกุลเพื่อศึกษาสมบัติเชิงโครงสร้างและพลวัต รวมถึงศึกษากระบวนการของการเกิดสารเชิงซ้อนแบบต่างๆ ของ H3O+ ในน้ำ โดยคาดหวังว่า ผลการศึกษาที่ได้จะเป็นข้อมูลพื้นฐานที่สำคัญ ที่จะนำไปสู่ความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับพฤติกรรมของไอออนชนิดนี้ในกระบวนการทางเคมีและชีวเคมีที่ซับซ้อนต่อไปได้ สำหรับระบบของไอออนลบ หรือแอนไอออนในน้ำ ความน่าสนใจของระบบนี้กล่าวคือ อันตรกิริยาระหว่างไอออนลบกับน้ำไม่ค่อยรุนแรงนักเมื่อเปรียบเทียบกับกรณีของไอออนบวกหรือแคทไอออน และพบว่า อันตรกิริยาระหว่างไอออนลบกับน้ำมีค่าใกล้เคียงกับอันตรกิริยาระหว่างน้ำกับน้ำด้วยกัน นำมาซึ่งความสงสัยว่า เมื่อไอออนลบดังกล่าวละลายอยู่ในน้ำ ไอออนลบจะสามารถเหนี่ยวนำน้ำที่อยู่รอบๆ เกิดเป็นสารเชิงซ้อนที่มีไอออนลบเป็นศูนย์กลางหรือจะเป็นในลักษณะที่ไอออนลบถูกเหนี่ยวนำโดยโมเลกุลน้ำ (ไอออนลบประพฤติตัวเป็นลิแกนด์โดยมีน้ำเป็นศูนย์กลาง) การศึกษาระบบที่มีอันตรกิริยาอ่อนๆ เช่นนี้ จำเป็นต้องใช้เทคนิคการจำลองพลวัตเชิงโมเลกุลที่มีความถูกต้องสูง ซึ่งผู้วิจัยเชื่อว่า โดยเทคนิคการจำลองพลวัตเชิงโมเลกุลขั้นสูงที่ผสมผสานกลศาสตร์ควอนตัมและกลศาสตร์โมเลกุลนี้ จะให้ผลการศึกษาที่สามารถอธิบายพฤติกรรมของไอออนลบเมื่อละลายอยู่ในน้ำได้ถูกต้องน่าเชื่อถือมากขึ้น (มากกว่าผลการศึกษาที่ผ่านๆ มา ซึ่งส่วนใหญ่มักกระทำในระดับเอมพิริกัลเท่านั้น) นอกเหนือจากสมบัติเชิงโครงสร้างและเชิงพลวัตของชั้นซอลเวชันแล้ว ผู้วิจัยมีความสนใจที่จะประยุกต์เทคนิคการซิมูเลชันขั้นสูงดังกล่าวสำหรับการศึกษาการแลกเปลี่ยนลิแกนด์ที่เกิดขึ้นภายในชั้นซอลเวชันของไอออนด้วย โดยจะศึกษาอัตราเร็วและลักษณะของการแลกเปลี่ยนลิแกนด์สำหรับระบบของไอออนที่อยู่ในน้ำบริสุทธิ์ และที่อยู่ในสารละลายผสมระหว่างน้ำและแอมโมเนีย โดยคาดหวังว่า ผลการศึกษาที่ได้จะสามารถใช้เป็นข้อมูลพื้นฐานสำหรับการอธิบายสมบัติหรือพฤติกรรมของไอออน ที่มีบทบาทต่อกระบวนการทางด้านเคมีและชีวเคมีของสิ่งมีชีวิตต่อไป สถิติการเปิดชม : 1,045 ครั้ง ดาวน์โหลด : 25 ครั้้ง   แจ้งปัญหาการดาวน์โหลดที่นี่ (* หากไม่สามารถดาวน์โหลดได้) รายงานวิจัย ฉบับสมบูรณ์: รายงานวิจัยฉบับสมบูรณ์ (Full Paper) บทคัดย่อ (Abstract) : แสดงบทคัดย่อ เลือกดาวน์โหลดแบบลิงค์ :