ИСТИНА

Методом Монте-Карло проведено моделирование водных кластеров Na+(H2O)8 и K+(H2O)8 при температуре 300 К. Установлено, что электрическая компонента электромагнитного поля приводит к изменению очередности появления различных типов структур из сеток водородных связей. Na+(H2O)8 and K+(H2O)8 water clusters modeling is carried out using Monte-Carlo method under the temperature 300 K. Order of different hydrogen network types changes under electric component of electromagnetic field. Исследования изменений структурных характеристик водных сред под воздействием низкоинтенсивных электромагнитных полей могут прояснить теоретические механизмы ее воздействия на биологические объекты. В настоящее время отсутствуют экспериментальные методики, позволяющие проводить исследования мгновенной структуры сеток из водородных связей в жидкости. Подобные исследования можно проводить только методами численного моделирования. Для численного моделирования водных кластеров использовалась жесткая модель воды [1]. В качестве объекта исследования был выбран кластер с ионом Na+ или К+ в окружении 8 молекул воды. Для расчетов межмолекулярных взаимодействий молекул воды друг с другом и с катионом Na+ или K+ использовались атом-атомные потенциальные функции Полтева-Маленкова [2, 3]. Использовался жестко детерминированный начальными условиями генератор случайных чисел двойной точности [4]. Моделирование процесса гидратации осуществлялось посредством генерирования равновесных при температуре 300 К конфигураций из молекул воды, взаимодействующих друг с другом и с гидратируемым ионом Na+ или K+. Их получение производилось методом Монте-Карло [5]. Из последовательно получаемых равновесных конфигураций с шагом 1000 формировалась 10000 выборка. Под структурной характеристикой сетки из водородных связей подразумевается набор водородо-связанных геометрических фигур. Анализ структуры из сетки водородных связей конфигурации водного кластера с ионом осуществлялся по формализованным признакам, основанным на теории графов [6]. Данная методика не позволяет учесть только хиральность водородо-связанных фигур из молекул воды. Для выбранной системы такого количества молекул H2O без внешнего воздействия в натриевом кластере существуют 171 часто встречающихся типов сеток водородных связей из 101128 их общего количества, а в калиевом кластере – 142 из 15883. Воздействие электрической компоненты электромагнитного поля (112,21 В/м (6,6 мВт/см2) и 237,79 В/м (30,0 мВт/см2)) привело к избирательному смещению молекул воды в некоторых конфигурациях кластеров (переходные конфигурации) без переключения в них водородных связей. Дальнейшее поведение системы характеризовалось измененной очередностью появления равновесных конфигураций водных кластеров с ионом Na+ или K+. Т.е. у них изменилась последовательность появления различных типов структур сеток из водородных связей. Отсутствие переключения водородных связей в переходных конфигурациях водных кластеров с ионами позволяет предположить, что изменения в системе произошли за характерные времена жизни водородных связей (10-12-10-13 с). Поэтому воздействие низкоинтенсивных электромагнитных полей (ЭМП) с частотами менее 1011 Гц (в т.ч. СВЧ- и КВЧ-диапазонов) способно привести к смещению молекул воды в водной среде и, тем самым, повлиять на ее мгновенные физико-химические характеристики. Отсутствие биологических эффектов от воздействии данных ЭМП в течении небольших промежутков времени может быть объяснено вероятностной природой появления переходных конфигураций. Потому что в системе из 8 молекул воды в окружении иона Na+ или K+ они появлялись не раньше, чем с 10000000 шага Монте-Карло. Литература 1. Бушуев Ю.Г. Структурные особенности двух моделей воды и гидратных оболочек частиц (He, Ar, Xe) по данным метода Монте-Карло // Дис. на соиск. уч. степ. канд. хим. наук. Иваново, 1990. 2. Poltev V.I., Grokhlina T.A., Malenkov G.G., Hydration of nucleic bases studied using novel potential functions. J. Biomolec. Struct. Dynam., 1984. V. 2. №2. P. 413-429. 3. Теплухин А.В., Маленков Г.Г., Полтев В.И. Атом-атомные потенциальные функции для моделирования взаимодействия ДНК с противоионами в водном растворе // Известия АН. Серия химическая. 1998. Вып. 11. С. 2166-2173. 4. Vetterling W.T., Flannery B.P., Teukolsky S.A. Numerical Recipes in C: The Art of Scientific Computing. William H. Press, Cambridge University Press, 1992. P. 281-282. –994 p. 5. Metropolis N., Rosenbluth A.W., Rosenbluth M.N., Teller A.H., Teller E.J. Chem. Phys., 1953. V. 21. P. 1087-1092. 6. Хахалин А.В., Теплухин А.В. Исследование сеток водородных связей в водных кластерах, содержащих ион Na+ или K+ // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2006. № 1-2. С. 70-74.