一种基于密度泛函理论揭示纳米材料与长链酯相

本发明涉及量子化学计算领域，具体涉及一种基于密度泛函理论揭示纳米材料与长链酯相互作用机理的方法。背景技术：1、近年来，随着消费者消费观念的转变，逐渐偏向科学化、理性化和健康化，白酒低度化呈现出蓬勃发展的态势。白酒的低度化发展不仅能拓宽年轻消费群体，还能迎合国际市场需求。然而白酒降度过程会出现浑浊，这是由于白酒中长链脂肪酸乙酯易溶于乙醇而难溶于水，过量的长链酯会析出造成浑浊现象，然而对于消费市场，任何原因出现的浑浊都不能接受。因此精准确定白酒中长链脂肪酸乙酯的浓度，对于选择适合用于勾调低度白酒的基酒十分重要。2、而长链脂肪酸乙酯作为白酒中的痕量小分子，需要通过前处理手段富集浓缩才能得到检测，其中以孙啸涛等人开发的“一种高级脂肪酸乙酯的萃取方法及应用”技术使得相对于其他前处理技术，能够更加快速、经济、靶向、高效的进行检测。然而作为支撑磁性固相萃取技术的吸附剂选择，其合理性、可靠性、科学性尚未得到验证。针对此类方法，为了保障定性定量技术的准确性和科学性，需要明确吸附剂与化合物的吸附方式。然而通过实验的方法探寻吸附，不仅会损失大量的有机溶剂，占用昂贵的仪器设备，同时还需要投入巨大的时间成本和人力成本。3、近年来，随着计算机技术的飞速发展，采用计算模拟进行理论验证的方法逐渐成为研究吸附材料吸附机理的重要手段，相较于实验方法不仅速度更快，而且节约大量的成本。其中密度泛函理论(dft)由于计算精度高且可应用于大分子体系计算，是量子化学领域使用最广泛的化学计算方法。该理论方法是研究在原子核产生的势场下多电子相互作用体系电子结构的量子学方法，从电子密度函数或者电子概率密度函数的角度确定体系的基态能量，可以对多孔材料的电子结构进行计算机模拟，对材料的物理性质进行预测，探究物质在微观层面的作用机制。同时，由于纳米吸附材料的吸附过程还受到诸如待吸附分子结构、基质特性等多种因素的影响，因此dft还可以为实验设计提供合理的理论参考。4、综上所述，基于密度泛函理论揭示吸附剂与目标化合物之间的吸附方式，能避免吸附实验产生的人力物力的损耗，更加快速准确的探究物质微观层面的作用机制。技术实现思路1、本发明的目的是提供一种基于密度泛函理论揭示吸附材料与长链酯吸附机理的方法，该方法通过构象搜索、结构优化、高精度单点能、静电势分析得到吸附材料与目标化合物之间的吸附机理，避免了吸附实验投入的大量的人力物力，为揭示纳米材料吸附机理和量子化学理论计算技术的广泛利用提供了新思路。2、本发明的技术方案如下：3、一种基于密度泛函理论揭示纳米材料与长链酯之间相互作用机理的方法，包括：4、随机生成若干个可能的吸附结构，并进行构象搜索，得到优选结构；5、将所述优选结构在密度泛函理论的框架下优化，获得波函数；6、对所述优选结构进行高精度单点能计算，得到基组重叠误差校正后的相互作用能；7、基于所述波函数计算静电势，并通过可视化分子动力学软件渲染，得到静电势图；所述静电势图能够通过可视化的方式，清楚的看到吸附方式和相互作用机理。8、进一步地，所述随机生成若干个可能的吸附结构通过使用xtb程序中gfn0-xtb方法运行动力学模型得到。9、进一步地，所述吸附结构由纳米材料与长链酯构成。10、进一步地，所述优选结构为能量最低的聚类。11、进一步地，所述将所述优选结构在密度泛函理论的框架下优化具体为：12、计算优选结构的能量和波函数、计算受力、更新hessian、计算位移，根据位移和受力判断是否收敛，收敛则认为结束优化，不收敛则更新能量和波函数数值，重复上述操作直至收敛。13、进一步地，所述相互作用能，通过以下公式得到：14、e＝e(a)+e(b)-e(a+b)15、其中，e(a)和e(b)是分离分子的能量，e(a+b)是复杂结构的总能量。16、根据权利要求1所述的基于密度泛函理论揭示纳米材料与长链酯之间相互作用机理的方法，其特征在于，所述静电势图中蓝色代表电子富集区域，静电势为负值，红色代表电子缺乏区域，静电势为正值。17、与现有技术相比，本发明具有以下优点：18、本发明基于密度泛函理论(dft)的方法对纳米吸附材料和长链酯的相互作用进行了分析，与传统的吸附实验相比，能避免吸附实验产生的人力物力的损耗，更加快速准确的探究物质微观层面的作用机制，静电势图(esp)能够通过可视化的方式，清楚的看到吸附方式和相互作用机理。技术特征：1.一种基于密度泛函理论揭示纳米材料与长链酯之间相互作用机理的方法，其特征在于，包括：2.根据权利要求1所述的基于密度泛函理论揭示纳米材料与长链酯之间相互作用机理的方法，其特征在于，所述随机生成若干个可能的吸附结构通过使用xtb程序中gfn0-xtb方法运行动力学模型得到。3.根据权利要求1所述的基于密度泛函理论揭示纳米材料与长链酯之间相互作用机理的方法，其特征在于，所述吸附结构由纳米材料与长链酯构成。4.根据权利要求1所述的基于密度泛函理论揭示纳米材料与长链酯之间相互作用机理的方法，其特征在于，所述优选结构为能量最低的聚类。5.根据权利要求1所述的基于密度泛函理论揭示纳米材料与长链酯之间相互作用机理的方法，其特征在于，所述将所述优选结构在密度泛函理论的框架下优化具体为：6.根据权利要求1所述的基于密度泛函理论揭示纳米材料与长链酯之间相互作用机理的方法，其特征在于，所述相互作用能，通过以下公式得到：7.根据权利要求1所述的基于密度泛函理论揭示纳米材料与长链酯之间相互作用机理的方法，其特征在于，所述静电势图中蓝色代表电子富集区域，静电势为负值，红色代表电子缺乏区域，静电势为正值。技术总结本发明提供一种基于密度泛函理论揭示纳米材料与长链酯之间相互作用机理的方法，包括：随机生成若干个可能的吸附结构，并进行构象搜索，得到优选结构；将所述优选结构在密度泛函理论的框架下优化，获得波函数；对所述优选结构进行高精度单点能计算，得到基组重叠误差校正后的相互作用能；基于所述波函数计算静电势，并通过可视化分子动力学软件渲染，得到静电势图；所述静电势图能够通过可视化的方式，清楚的看到吸附方式和相互作用机理，本发明能避免吸附实验产生的人力物力的损耗，更加快速准确的探究物质微观层面的作用机制。技术研发人员：董蔚,叶思廷,孙啸涛,孙宝国受保护的技术使用者：北京工商大学技术研发日：技术公布日：2024/8/16