水是地球上最丰富的物质之一，参与无数的生物、化学和生态过程。因此，了解其行为和特性对于各种科学和应用领域至关重要。为此，研究人员开发了各种水模型来重现分子模拟中大量水的行为。

虽然这些模拟可以为水的具体特性提供有价值的见解，但为所研究的系统选择合适的模型至关重要。如今，两种水模型在生物分子研究人员中非常流行：4点最佳点电荷(OPC)模型和3点OPC(OPC3)模型。

这些模型因其能够高精度地再现水的多种特性而闻名，包括密度、汽化热和介电常数。然而，关于OPC和OPC3水模型是否能够准确预测剪切粘度的信息有限。

水的粘度极大地影响水分子的运动与其他物质和表面的相互作用，决定了扩散和吸收等关键现象。这会影响食物和饮料的质地和味道，以及烹饪过程中油和液体与食物的相互作用。

更重要的是，在设计和制造药品以及多种润滑剂和聚合物材料时需要考虑水的粘度。此外，它还影响水和水基溶液如何流过小管，例如循环系统和微流体装置中的小管。

最近，东京理科大学的副教授TadashiAndo进行了一项研究，通过评估OPC和OPC3模型的剪切粘度并将这些值与实验计算值进行比较来测试OPC和OPC3模型的性能。这些发现发表在《化学物理杂志》上上。

首先，Ando博士使用流行的水模型(包括OPC、OPC3以及可转移分子间势3点(TIP3P)和4点(TIP4P)模型的变体)对多达2,000个水分子进行了分子动力学模拟。接下来，他使用了一种称为Green-Kubo形式主义的方法(统计力学中研究各种材料的粘度和热传导的常用方法)来计算模型的粘度。

在273K到373K的温度范围内，OPC和OPC3水模型的计算粘度非常接近。值得注意的是，对于310K以上的温度，这些模型预测的粘度与之前的实验结果预测的非常接近。然而，在较低温度下情况并非如此。

Ando博士解释说：“与其他水模型相比，OPC和OPC3模型在预测剪切粘度方面的性能低于TIP4P和TIP3P变体，但仅限于温度低于293K的情况。”值得注意的是，在273K和293K时，两个模型的剪切粘度与实验得出的剪切粘度相比分别降低了约10%和20%。

除了粘度之外，Ando博士还评估了OPC和OPC3模型的性能，以预测其他重要的水特性，例如表面张力和自扩散。OPC和OPC3在这些属性上的表现非常准确。“根据这项研究的结果以及之前报告的结果，我们可以得出结论，OPC和OPC3是目前​​最好的非极化水模型之一，可以解释水的各种静态和动态特性，”Ando博士强调道。。

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