Intelligente Probenahme seltener Ereignisse: Wasseraustausch um Metallkationen

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Der Wasseraustausch zwischen den Koordinationsschalen von Metallkationen in wässrigen Lösungen ist für das Verständnis ihrer Rolle bei biochemischen Prozessen von grundlegender Bedeutung. Trotz der Bedeutung wurde der mikroskopische Mechanismus des Wasseraustauschs in der ersten Hydratationshülle von Mg²⁺ nicht gelöst, da die Austauschdynamik für herkömmliche Allatomsimulationen unerreichbar ist. Um diese Herausforderung zu bewältigen, wird eine Übergangspfadabtastung angewendet, um die kinetischen Pfade aufzulösen, den Reaktionsmechanismus zu charakterisieren und eine genaue Schätzung des Wechselkurses bereitzustellen. Die Ergebnisse zeigen, dass der Wasseraustausch die konkretisierte Bewegung zweier austauschender Wassermoleküle und die kollektive Umlagerung aller Wassermoleküle in der ersten Hydratationshülle beinhaltet.