Che cos'è la dinamica molecolare?
La dinamica molecolare è lo studio del modo in cui si muovono atomi e molecole. L'osservazione diretta di queste particelle non è sempre possibile, quindi gli scienziati studiano la dinamica molecolare usando formule matematiche. Queste formule sono programmate in computer che consentono agli scienziati di simulare il movimento di vari atomi e molecole. Sebbene le particelle reali non vengano utilizzate nello studio della dinamica molecolare. I risultati delle simulazioni sono considerati ragionevolmente precisi.
Lo studio della dinamica molecolare è un tipo di esperimento virtuale. Studiando il comportamento delle molecole virtuali, gli scienziati possono fare previsioni su come potrebbero comportarsi le molecole reali. Sebbene non vengano utilizzate molecole reali, i risultati di questi esperimenti simulati sono considerati accurati. La regolazione di alcuni parametri nelle equazioni rende gli esperimenti più precisi.
Le simulazioni della dinamica molecolare sono usate per fare osservazioni virtuali del movimento delle particelle. In un laboratorio non è sempre possibile o pratico fare osservazioni effettive sul movimento molecolare, quindi vengono invece utilizzate la simulazione matematica e la modellizzazione computerizzata. I vantaggi di questi tipi di esperimenti sono che il movimento può essere osservato per un lungo periodo di tempo, che può essere osservato da vicino e che condizioni come estremi di pressione o temperatura che non sono pratici in laboratorio, possono essere simulato.
I computer sono in grado di mostrare una rappresentazione visiva del movimento di atomi e molecole risolvendo equazioni matematiche. Le equazioni sono basate sulle leggi di Newton e possono prevedere con precisione il movimento della maggior parte degli atomi e delle molecole. I programmi di simulazione usano le equazioni per rappresentare le forze che agiscono sulle particelle e il movimento degli atomi nello spazio tridimensionale. È anche possibile tenere traccia del movimento di un atomo o di una molecola nel tempo usando queste formule.
La dinamica molecolare può anche essere usata per osservare le relazioni tra atomi e molecole. I programmi di simulazione tengono traccia dei legami molecolari che si formano e si rompono e regolano le equazioni di conseguenza. Sebbene le equazioni utilizzate siano basate sulle leggi del moto di Newton, nella maggior parte dei casi possono essere applicate al moto di particelle molto piccole. Occasionalmente, le leggi che regolano il movimento delle particelle quantistiche devono essere utilizzate nelle equazioni della dinamica molecolare per descrivere correttamente il moto delle particelle.