Qu'est-ce que la chimie numérique?
La chimie informatique utilise les mathématiques et les ordinateurs pour résoudre des problèmes chimiques. En utilisant un logiciel informatique, les chimistes peuvent simuler des résultats expérimentaux et trouver les propriétés des substances. Le domaine de la chimie informatique permet d'explorer des domaines qui seraient autrement difficiles ou coûteux à trouver en raison de la nature minuscule des molécules, des atomes et des nanoparticules. Une grande partie du champ est basée sur l'équation de Schrodinger, qui modélise les atomes et les molécules à l'aide de mathématiques. Ab initio, la mécanique semi-empirique et moléculaire sont des méthodes de chimie computationnelle souvent utilisées pour analyser les structures moléculaires.
Le processus de chimie informatique commence par examiner une théorie, telle que la théorie de la structure électronique. Cela aide à déterminer le mouvement des électrons dans une molécule. À ce stade, en utilisant des équations mathématiques, un ensemble de bases peut être déterminé sur la base des calculs. Ces informations peuvent être entrées dans un logiciel informatique pour décrire des éléments tels que la fonction d'onde, qui peuvent être utilisés pour créer des modèles d'autres caractéristiques physiques de la molécule. Les chimistes peuvent voir un modèle des orbitales de la molécule, commencer à prédire les structures expérimentales et observer l'énergie de la molécule.
Utiliser ab initio permet aux chimistes d’examiner les propriétés physiques d’une substance et d’utiliser l’équation de Schrodinger pour déterminer les caractéristiques physiques des molécules. Cela inclut des éléments tels que la géométrie des molécules, le moment dipolaire et l’énergie d’une réaction. Les fréquences vibratoires, la vitesse de réaction et l'énergie libre peuvent également être trouvés en utilisant ab initio. Comme ces caractéristiques physiques sont extrêmement difficiles à résoudre, il est nécessaire que les chimistes spécialisés en informatique les simplifient suffisamment pour que les caractéristiques physiques puissent être trouvées et toujours précises.
La mécanique moléculaire est une méthode de chimie computationnelle utilisée dans les expériences et les applications de la biochimie. Cette méthode peut être utilisée pour des structures plus grandes telles que des enzymes et repose sur la physique traditionnelle, mais n'est pas en mesure de calculer les propriétés électroniques des substances. Le domaine de la chimie informatique évolue constamment à mesure que la technologie avance et que de nouvelles théories se développent.
Ces techniques permettent aux chimistes d'examiner des structures qu'il serait presque impossible d'examiner autrement, en raison de leur taille extrêmement petite. Les nanoparticules, qui sont plus petites que les atomes, peuvent être modélisées pour une utilisation dans des applications telles que l'électronique, les explosifs et la médecine. Étant donné qu'une grande partie de la chimie informatique repose sur la modélisation de propriétés connues, des erreurs peuvent être commises dans ces expériences. C'est pourquoi une formation avancée et des connaissances en chimie et en recherche sont nécessaires pour travailler en chimie computationnelle.