某些分子与冰的表面紧密结合，形成一个弯曲的界面，可以阻止冰进一步增长。一些昆虫、植物和海洋生物含有这种类型的蛋白质分子，它们可以作为天然的防冻剂，使这些生物能够抵抗冰冻温度。

 

在AIP出版的《化学物理杂志》上，科学家们报告了一种用偏置技术模拟冰结合的计算方法，在模拟中驱动冰的形成。

 

防冻蛋白通过结合在冰和液态水之间的现有界面上起作用。由此产生的曲面停止了冰的生长。也有冰成核分子，杏耀主管可以催化过冷的液态水形成冰。

 

这两种现象都需要理解分子与冰结合的方式。理解冰结合对于器官冷冻保存和气候建模等不同的应用是重要的，但迄今为止还没有计算方法来有效地模拟这一现象。

 

作者Valeria Molinero说:“偏冰模拟方法的主要优势在于，它可以同时识别冰的结合面、结合面和结合方式。”

 

研究人员创建了两种类型的模型。一种是全原子模型，包括水的液态和固态以及防冻分子中的所有原子。研究的另一种模型称为粗粒度模型，它通过将原子混合成更简单的结构来节省计算资源。

 

这项研究观察了许多与冰结合的分子，包括合成的冰重结晶抑制剂聚乙烯醇，以及天然的防冻剂蛋白质，如甲虫黄粉虫中的一种。蛋白质是一个模拟挑战，因为它们有非常小的表面可以结合冰。这限制了它们所能结合的冰晶的大小。

 

有些系统拥有不止一个可以结冰的地方。海冰硅藻中天然的防冻蛋白就是如此。为了确定像这样的蛋白质是否有一个以上的冰结合表面，研究人员开发了一种他们称之为“帽和重复”的方法。

 

“在这个策略中，杏耀注册我们首先进行了一个有偏差的模拟来检测肠易激综合征。然后，我们对IBS进行封顶，以防止其上形成冰，并进行第二次偏置模拟， 杏耀平台经营之道 ，以查明在其他地点是否有冰形成。”Molinero说。

 

在这项研究中开发的方法显示出很大的应用前景，包括寻找分子保护冷冻组织在储存期间，进一步理解自然防冻蛋白，以及在气候模型中，冰在大气中的核起关键作用。