Kas ir molekulārā dinamika?

Molekulārās dinamikas izpēte ir virtuāla eksperimenta veids. Pētot virtuālo molekulu uzvedību, zinātnieki var izteikt prognozes par to, kā varētu uzvesties reālās molekulas. Lai gan netiek izmantotas īstas molekulas, šo simulēto eksperimentu rezultāti tiek uzskatīti par precīziem. Atsevišķu parametru pielāgošana vienādojumos padara eksperimentus precīzākus.

Lai veiktu virtuālus daļiņu kustības novērojumus, tiek izmantotas molekulārās dinamikas simulācijas. Laboratorijā ne vienmēr ir iespējams vai praktiski veikt reālus molekulu kustības novērojumus, tāpēc tā vietā tiek izmantota matemātiskā simulācija un datormodelēšana. Šāda veida eksperimentu priekšrocības ir tādas, ka kustību var novērot ilgāku laika periodu, ka to var novērot no tuvāka skata, kā arī apstākļus, piemēram, spiediena vai temperatūras galējības, kas nav praktiski laboratorijā, var novērot. simulēts.

Datori spēj attēlot vizuālu atomu un molekulu kustības attēlojumu, risinot matemātiskos vienādojumus. Vienādojumi ir balstīti uz Ņūtona likumiem un var precīzi paredzēt vairuma atomu un molekulu kustību. Simulācijas programmas izmanto vienādojumus, lai attēlotu spēkus, kas iedarbojas uz daļiņām, un atomu kustību trīsdimensiju telpā. Izmantojot šīs formulas, ir iespējams arī izsekot atoma vai molekulas kustībai laika gaitā.

Molekulāro dinamiku var izmantot arī, lai novērotu attiecības starp atomiem un molekulām. Simulācijas programmas izseko izveidotās un sarautās molekulārās saites un attiecīgi pielāgo vienādojumus. Lai gan izmantotie vienādojumi ir balstīti uz Ņūtona kustības likumiem, vairumā gadījumu tos var piemērot ļoti mazu daļiņu kustībai. Reizēm molekulārās dinamikas vienādojumos ir jāizmanto likumi, kas regulē kvantu daļiņu kustību, lai pareizi aprakstītu daļiņu kustību.