Techniklexikon

molekulare Elektrostatik

Laserphysik und -technik, Anwendung der klassischen Elektrostatik auf molekulare Systeme. Sie ist eine der Methoden zur Berücksichtigung des Einflusses des Lösungsmittels (Wasser, evtl. mit anorganische Ionen) in der Konformationsenergie bei Makromolekülen in Lösung auf die Konformation, besonders bei Konformationsberechnungen an Biomakromolekülen. Die so berechnete elektrostatische Energie ist eine Abschätzung der weitreichenden wechselseitigen Polarisationseffekte der Ladungsverteilung im Makromolekül, der Dipolorientationen des Wassers und der beweglichen Ionen der gelösten Salze. Man geht davon aus, dass das zu untersuchende Makromolekül von einer molekularen Oberfläche umgeben ist. Der umhüllte Raum V ist unzugänglich für das Lösungsmittel, der Aussenraum ist gleichmässig mit dem Lösungsmittel angefüllt. Dann gilt für das elektrostatische Potential  die Poisson-Boltzmann-Gleichung

(: Debye-Hückel-Konstante, N_A: Avogadro-Konstante, e: Protonenladung, k: Boltzmann-Konstante, T: absolute Temperatur, I:  Ionenstärke bzw. Salzstärke, e_r: Dielektrizitätskonstante). Die Quellen des Moleküls werden durch die Ladungsdichte r(r) beschrieben. Es gibt zahlreiche Verfahren zur numerischen oder (grob) angenäherten analytischen Lösung der Gleichung für Systeme mit der typischen unregelmässigen Geometrie von Biomakromolekülen.