Was ist die molekulare Dynamik?
molekulare Dynamik ist die Untersuchung der Art und Weise, wie sich Atome und Moleküle bewegen. Die direkte Beobachtung dieser Partikel ist nicht immer möglich, daher untersuchen Wissenschaftler die molekulare Dynamik unter Verwendung mathematischer Formeln. Diese Formeln sind in Computer programmiert, die es Wissenschaftlern ermöglichen, die Bewegung verschiedener Atome und Moleküle zu simulieren. Obwohl reale Partikel bei der Untersuchung der molekularen Dynamik nicht verwendet werden. Die Ergebnisse der Simulationen werden als einigermaßen genau angesehen.
Die Untersuchung der molekularen Dynamik ist eine Art virtueller Experiment. Durch die Untersuchung des Verhaltens virtueller Moleküle können Wissenschaftler Vorhersagen darüber treffen, wie sich reale Moleküle verhalten könnten. Obwohl keine wirklichen Moleküle verwendet werden, werden die Ergebnisse dieser simulierten Experimente als genau angesehen. Das Anpassen bestimmter Parameter in den Gleichungen macht die Experimente präziser. In einem Labor ist es nicht immer posSible oder praktisch, um tatsächliche Beobachtungen der molekularen Bewegung zu machen, so dass stattdessen mathematische Simulation und Computermodellierung verwendet werden. Die Vorteile dieser Experimenten sind, dass die Bewegung über einen längeren Zeitraum beobachtet werden kann, dass sie von näher nach oben beobachtet werden kann und dass Bedingungen wie Extreme des Drucks oder Temperatur im Labor simuliert werden können.
Computer können eine visuelle Darstellung der Bewegung von Atomen und Molekülen durch Lösen mathematischer Gleichungen zeigen. Die Gleichungen basieren auf Newtons Gesetzen und können die Bewegung der meisten Atome und Moleküle genau vorhersagen. Simulationsprogramme verwenden die Gleichungen, um die Kräfte darzustellen, die auf die Partikel und die Bewegung der Atome im dreidimensionalen Raum wirken. Es ist auch möglich, die Bewegung eines Atoms oder Moleküls mit diesen Formeln zu verfolgen.
Molekulare DynamikICs können auch verwendet werden, um die Beziehungen zwischen Atomen und Molekülen zu beobachten. Die Simulationsprogramme verfolgen die gebildeten und gebrochenen molekularen Bindungen und passen die Gleichungen entsprechend an. Obwohl die verwendeten Gleichungen auf den Bewegungsgesetzen von Newton basieren, können sie in den meisten Fällen auf die Bewegung sehr kleiner Partikel angewendet werden. Gelegentlich müssen die Gesetze, die die Bewegung von Quantenpartikeln regeln, in den molekularen Dynamikgleichungen verwendet werden, um die Partikelbewegung korrekt zu beschreiben.