Co je to molekulární dynamika?

Molekulární dynamika je studium způsobu, jakým se atomy a molekuly pohybují. Přímé pozorování těchto částic není vždy možné, takže vědci studují molekulární dynamiku pomocí matematických vzorců. Tyto vzorce jsou naprogramovány do počítačů, které vědcům umožňují simulovat pohyb různých atomů a molekul. Ačkoli skutečné částice nejsou používány ve studiu molekulární dynamiky. Výsledky simulací jsou považovány za přiměřeně přesné.

Studium molekulární dynamiky je typ virtuálního experimentu. Studiem chování virtuálních molekul mohou vědci předpovídat, jak se skutečné molekuly mohou chovat. Ačkoli nejsou použity žádné skutečné molekuly, výsledky těchto simulovaných experimentů jsou považovány za přesné. Úpravou určitých parametrů v rovnicích jsou experimenty přesnější.

Simulace molekulární dynamiky se používají k virtuálnímu pozorování pohybu částic. V laboratoři není vždy možné ani praktické provádět skutečná pozorování molekulárního pohybu, proto se místo toho používá matematická simulace a počítačové modelování. Výhodou těchto typů experimentů je to, že pohyb lze pozorovat po delší dobu, že je možné pozorovat z bližšího pohledu, a že podmínky, jako jsou extrémy tlaku nebo teploty, které nejsou v laboratoři praktické, simulované.

Počítače jsou schopny zobrazit vizuální reprezentaci pohybu atomů a molekul řešením matematických rovnic. Rovnice jsou založeny na Newtonových zákonech a mohou přesně předpovídat pohyb většiny atomů a molekul. Simulační programy používají rovnice k reprezentaci sil, které působí na částice a pohyb atomů v trojrozměrném prostoru. Pomocí těchto vzorců je také možné sledovat pohyb atomu nebo molekuly v čase.

Molekulární dynamika může být také použita k pozorování vztahů mezi atomy a molekulami. Simulační programy sledují molekulární vazby, které se vytvářejí a porušují, a podle toho upravují rovnice. Ačkoli použité rovnice jsou založené na Newtonových pohybových zákonech, ve většině případů mohou být aplikovány na pohyb velmi malých částic. Občas musí být v rovnicích molekulární dynamiky použity zákony, kterými se řídí pohyb kvantových částic, aby byl správně popsán pohyb částic.