Hvad er molekylær dynamik?
Molekylær dynamik er studiet af den måde, atomer og molekyler bevæger sig på. Den direkte observation af disse partikler er ikke altid mulig, så forskere studerer molekylær dynamik ved hjælp af matematiske formler. Disse formler er programmeret til computere, der tillader forskere at simulere bevægelsen af forskellige atomer og molekyler. Selvom ægte partikler ikke bruges i studiet af molekylær dynamik. Resultaterne af simuleringerne anses for at være rimeligt nøjagtige.
Undersøgelsen af molekylær dynamik er en type virtuelt eksperiment. Ved at studere virtuelle molekylers adfærd kan forskere forudsige, hvordan virkelige molekyler kan opføre sig. Selvom der ikke anvendes reelle molekyler, betragtes resultaterne af disse simulerede eksperimenter som nøjagtige. Justering af bestemte parametre i ligningerne gør eksperimenterne mere præcise.
Simuleringer af molekylær dynamik bruges til at foretage virtuelle observationer af partiklernes bevægelse. I et laboratorium er det ikke altid muligt eller praktisk at foretage faktiske observationer af molekylær bevægelse, så der anvendes i stedet matematisk simulering og computermodellering. Fordelene ved disse typer eksperimenter er, at bevægelse kan observeres i en længere periode, at den kan observeres tættere op, og at forhold, såsom ekstremer i tryk eller temperatur, som ikke er praktiske i laboratoriet, kan være simuleret.
Computere er i stand til at vise en visuel repræsentation af bevægelsen af atomer og molekyler ved at løse matematiske ligninger. Ligningerne er baseret på Newtons love og kan præcist forudsige bevægelsen af de fleste atomer og molekyler. Simuleringsprogrammer bruger ligningerne til at repræsentere de kræfter, der virker på partiklerne og atomernes bevægelse i det tredimensionelle rum. Det er også muligt at spore bevægelsen af et atom eller molekyle over tid ved hjælp af disse formler.
Molekylær dynamik kan også bruges til at observere forholdet mellem atomer og molekyler. Simuleringsprogrammerne sporer de molekylære bindinger, der dannes og brydes, og justerer ligningerne i overensstemmelse hermed. Selvom de anvendte ligninger er baseret på Newtons bevægelseslove, kan de i de fleste tilfælde anvendes til bevægelse af meget små partikler. Lejlighedsvis skal de love, der styrer bevægelsen af kvantepartikler, bruges i molekylær dynamik-ligningerne for korrekt at beskrive partikelbevægelse.