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Covalent	  FragmentaEon	  (ElectrostaPc	  screening	  crucial)	                                               11	  
Implemented	  in	  GAMESS	                                                                                                ...
To	  Do	                                                 QM/”MM”	                                                   PCM	  ...
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Funding:	  	  EU	  (IRENE	  collab	  program)	                                           Thank	  You!	                    ...
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Jan Jensen's presentation at WATOC 2011

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You can find a recording of the talk here: http://proteinsandwavefunctions.blogspot.com/2011/07/jans-talk-at-watoc-2011-part-2.html

Published in: Technology

Jan Jensen's presentation at WATOC 2011

  1. 1. Blurring  the  boundary  between  linear  scaling  QM,   QM/MM  and  polarizable  force  fields   The  Effec(ve  Fragment  Molecular  Orbital  Method  Jan  H.  Jensen,  Casper  Steinmann,  Mikael  Wisto1  Ibsen,  Kasper  Tho1e   University  of  Copenhagen   Dmitri  Fedorov   AIST,  Japan   1  
  2. 2. The  Fragment  Molecular  Orbital  (FMO2)  method   (and  most  other  fragmentaEon  methods)   2  
  3. 3. The  Fragment  Molecular  Orbital  (FMO2)  method   (and  most  other  fragmentaEon  methods)  Many-­‐body  PolarizaEon: Monomer  SCF  in  the     Coulomb  field  of  all     other  monomers   Iterated  to   self-­‐consistency     3  
  4. 4. The  Fragment  Molecular  Orbital  (FMO2)  method   (and  most  other  fragmentaEon  methods)  Non-­‐Coulomb  effects: Dimer  SCF  in  the     Coulomb  field  of  all     other  monomers   Iterated  to   self-­‐consistency     4  
  5. 5. The  Fragment  Molecular  Orbital  (FMO2)  method   (and  most  other  fragmentaEon  methods)   Coulomb  effects:    Coulomb  energy  in  the     Coulomb  field  of  all     other  monomers   5  
  6. 6. The  EffecEve  Fragment  Molecular  Orbital  (EFMO)  method   (Using  ideas  from  the  EffecPve  Fragment  PotenPal  (EFP)  method)   Monomer  SCF  in  the   gas  phase   Extract  mulPpoles  and  dipole  polarizability   6  
  7. 7. The  EffecEve  Fragment  Molecular  Orbital  (EFMO)  method   (Using  ideas  from  the  EffecPve  Fragment  PotenPal  (EFP)  method)  Many-­‐body  polarizaEon   Computed  classically   using  induced  dipoles   for  enPre  system   7  
  8. 8. The  EffecEve  Fragment  Molecular  Orbital  (EFMO)  method   (Using  ideas  from  the  EffecPve  Fragment  PotenPal  (EFP)  method)   Coulomb  and  Non-­‐Coulomb  effects   dimer  SCF  in  the   gas  phase   8  
  9. 9. The  EffecEve  Fragment  Molecular  Orbital  (EFMO)  method   (Using  ideas  from  the  EffecPve  Fragment  PotenPal  (EFP)  method)  Coulomb  effects  Computed  using  staPc  mulPpoles   9  
  10. 10. MP2  (DFT  doesn’t  scale  well)   +  0   10  
  11. 11. Covalent  FragmentaEon  (ElectrostaPc  screening  crucial)   11  
  12. 12. Implemented  in  GAMESS   With  gradients   Trp  cage  (20  residues)   2  residues/fragment                                                                                                      EFMO      FMO2  Error  in  energy                                                -­‐4.3                6.4    kcal/mol  MP2/6-­‐31G(d)  gradient                  314              409    minutes  20  cores  (most  Pme  spent  in  MP2  dimers)   12  
  13. 13. To  Do   QM/”MM”   PCM  Large  parts  of  MM  region     o1en    frozen     =   Requires  only  monomer     gas  phase  calculaPons   for  that  region   =   Very  fast   13  
  14. 14. To  Do  Flexible  EFP/Polarizable  “Force  Field”   covalent dimers ∑ (E ) NE EFMO = ∑ EI0 + 0 IJ − EI0 − EJ − EIJ 0 POL I IJ ( ) N + ∑ EIJ + EIJ /CT + EIJ + Etot ES XR Disp POL IJ Important  miscellanea   EFMO  GUI:  FRAGIT  (Mikael  Ibsen)  TS  search  algorithms  (Kasper  Tho1e)   14  
  15. 15. Funding:    EU  (IRENE  collab  program)   Thank  You!   QuesEons  Now?   QuesEons  Later?   Leave  a  comment  on  hgp://proteinsandwavefuncEons.blogspot.com/2011/07/my-­‐presentaPon-­‐for-­‐watoc-­‐2011.html   15  

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