Hva er molekylær dynamikk?

Molekylær dynamikk er studiet av hvordan atomer og molekyler beveger seg. Den direkte observasjonen av disse partiklene er ikke alltid mulig, så forskere studerer molekylær dynamikk ved å bruke matematiske formler. Disse formlene er programmert til datamaskiner som lar forskere simulere bevegelsen til forskjellige atomer og molekyler. Skjønt virkelige partikler ikke brukes i studiet av molekylær dynamikk. Resultatene fra simuleringene anses for å være rimelig nøyaktige.

Studiet av molekylær dynamikk er en type virtuelt eksperiment. Ved å studere virtuelle molekylers oppførsel kan forskere komme med spådommer om hvordan virkelige molekyler kan oppføre seg. Selv om det ikke brukes reelle molekyler, blir resultatene fra disse simulerte eksperimentene ansett som nøyaktige. Å justere visse parametere i ligningene gjør eksperimentene mer presise.

Simuleringer av molekylær dynamikk brukes til å gjøre virtuelle observasjoner av bevegelsen av partikler. I et laboratorium er det ikke alltid mulig eller praktisk å gjøre faktiske observasjoner av molekylær bevegelse, så i stedet brukes matematisk simulering og datamodellering. Fordelene med denne typen eksperimenter er at bevegelse kan observeres i en lengre periode, at den kan observeres nærmere, og at forhold, som ekstreme trykk eller temperaturer som ikke er praktiske i laboratoriet, kan være simulert.

Datamaskiner kan vise en visuell representasjon av bevegelsen av atomer og molekyler ved å løse matematiske ligninger. Ligningene er basert på Newtons lover og kan nøyaktig forutsi bevegelsen til de fleste atomer og molekyler. Simuleringsprogrammer bruker ligningene for å representere kreftene som virker på partiklene og atomenes bevegelse i tredimensjonalt rom. Det er også mulig å spore bevegelsen til et atom eller molekyl over tid ved å bruke disse formlene.

Molekylær dynamikk kan også brukes til å observere forholdet mellom atomer og molekyler. Simuleringsprogrammene sporer molekylære bindinger som er dannet og ødelagte og justerer ligningene deretter. Selv om ligningene som brukes er basert på Newtons bevegelseslover, kan de i de fleste tilfeller brukes på bevegelsen til veldig små partikler. Noen ganger må lovene som styrer bevegelsen av kvantepartikler brukes i molekylær dynamikk-ligningene for å beskrive partikkelbevegelse korrekt.