Wat is moleculaire dynamiek?
Moleculaire dynamica is de studie van de manier waarop atomen en moleculen bewegen. De directe waarneming van deze deeltjes is niet altijd mogelijk, dus bestuderen wetenschappers moleculaire dynamiek met behulp van wiskundige formules. Deze formules zijn geprogrammeerd in computers waarmee wetenschappers de beweging van verschillende atomen en moleculen kunnen simuleren. Hoewel echte deeltjes niet worden gebruikt in de studie van moleculaire dynamica. De resultaten van de simulaties worden als redelijk nauwkeurig beschouwd.
De studie van moleculaire dynamica is een soort virtueel experiment. Door het gedrag van virtuele moleculen te bestuderen, kunnen wetenschappers voorspellingen doen over hoe echte moleculen zich kunnen gedragen. Hoewel er geen echte moleculen worden gebruikt, worden de resultaten van deze gesimuleerde experimenten als nauwkeurig beschouwd. Door bepaalde parameters in de vergelijkingen aan te passen, worden de experimenten preciezer.
Simulaties van moleculaire dynamiek worden gebruikt om virtuele observaties te maken van de beweging van deeltjes. In een laboratorium is het niet altijd mogelijk of praktisch om werkelijke observaties van moleculaire bewegingen te maken, dus worden in plaats daarvan wiskundige simulatie en computermodellering gebruikt. De voordelen van dit soort experimenten zijn dat beweging gedurende langere tijd kan worden waargenomen, dat het van dichterbij kan worden waargenomen, en dat omstandigheden, zoals extreme druk of temperatuur die niet praktisch zijn in het laboratorium, gesimuleerd.
Computers kunnen een visuele weergave van de beweging van atomen en moleculen weergeven door wiskundige vergelijkingen op te lossen. De vergelijkingen zijn gebaseerd op de wetten van Newton en kunnen de beweging van de meeste atomen en moleculen nauwkeurig voorspellen. Simulatieprogramma's gebruiken de vergelijkingen om de krachten weer te geven die op de deeltjes werken en de beweging van de atomen in de driedimensionale ruimte. Het is ook mogelijk om de beweging van een atoom of molecuul in de tijd te volgen met behulp van deze formules.
Moleculaire dynamica kan ook worden gebruikt om de relaties tussen atomen en moleculen te observeren. De simulatieprogramma's volgen de moleculaire bindingen die worden gevormd en verbroken en passen de vergelijkingen dienovereenkomstig aan. Hoewel de gebruikte vergelijkingen zijn gebaseerd op de bewegingswetten van Newton, kunnen ze in de meeste gevallen worden toegepast op de beweging van zeer kleine deeltjes. Af en toe moeten de wetten die de beweging van kwantumdeeltjes regelen worden gebruikt in de moleculaire dynamiekvergelijkingen om de beweging van de deeltjes correct te beschrijven.