粗粒化方法是一種用於減少所研究體系自由度、建立更簡化理論模型的技巧,常見於化學和分子動力學領域。它通過重新定義分子體系的相互作用位點,使每個位點對應多個原子,從而創建在分子細節上更為粗糙的模型。這種方法的核心在於定義新的粗粒化相互作用位點及其間的有效相互作用。粗粒化方法在研究蛋白質摺疊、蛋白質運動、彈性網路模型等方面取得了成功,並且已經被套用於脂質雙層膜等體系的模擬。
粗粒化方法可以分為幾種類型:
Gō模型和彈性網路模型:這些模型基於蛋白質的分子結構,通過簡化模型描述蛋白質結構和相互作用,成功套用於蛋白質摺疊和大尺度構象變化的研究。
半經驗模型(如MARTINI力場):這類模型預先定義相互作用位點並假設特定的相互作用形式,其力場參數通過擬合實驗結果或量子化學計算數據得到,適用於脂質雙層膜等體系的模擬。
自底向上方法:這種方法從全原子分子力場模型出發,通過數學方法變換得到粗粒化力場,適用於蛋白質、DNA分子、生物膜、高分子、表面活性劑、納米結構等體系的模擬。
除了上述方法外,粗粒化法也用於含油污水處理,通過改變和增大乳狀液中分散相的粒徑,改善其重力分離性能,從而加速油水分離的過程。