Vad är molekylär dynamik?

Molekylär dynamik är studiet av hur atomer och molekyler rör sig. Den direkta observationen av dessa partiklar är inte alltid möjlig, så forskare studerar molekylär dynamik genom att använda matematiska formler. Dessa formler är programmerade till datorer som gör det möjligt för forskare att simulera rörelsen hos olika atomer och molekyler. Även om verkliga partiklar inte används för att studera molekylär dynamik. Resultaten av simuleringarna anses vara rimligt korrekta.

Studiet av molekylär dynamik är en typ av virtuellt experiment. Genom att studera beteendet hos virtuella molekyler kan forskare göra förutsägelser om hur verkliga molekyler kan bete sig. Även om inga riktiga molekyler används, anses resultaten av dessa simulerade experiment vara exakta. Att justera vissa parametrar i ekvationerna gör experimenten mer exakta.

Simuleringar av molekylär dynamik används för att göra virtuella observationer av partiklarnas rörelse. I ett laboratorium är det inte alltid möjligt eller praktiskt att göra faktiska observationer av molekylrörelse, så matematisk simulering och datormodellering används istället. Fördelarna med dessa typer av experiment är att rörelse kan observeras under en längre tid, att den kan observeras närmare upp och att förhållanden, såsom extrema tryck eller temperaturer som inte är praktiska i labbet, kan vara simuleras.

Datorer kan visa en visuell representation av rörelsen av atomer och molekyler genom att lösa matematiska ekvationer. Ekvationerna är baserade på Newtons lagar och kan exakt förutsäga rörelsen hos de flesta atomer och molekyler. Simuleringsprogram använder ekvationerna för att representera krafterna som verkar på partiklarna och atomernas rörelse i tredimensionellt rymd. Det är också möjligt att spåra rörelsen av en atom eller molekyl över tid med hjälp av dessa formler.

Molekylär dynamik kan också användas för att observera förhållandena mellan atomer och molekyler. Simuleringsprogrammen spårar de molekylära bindningarna som bildas och bryts och justerar ekvationerna därefter. Även om de ekvationer som används är baserade på Newtons rörelselagar, kan de i de flesta fall tillämpas på rörelsen hos mycket små partiklar. Ibland måste lagarna som styr kvantpartiklarnas rörelse användas i molekylära dynamikekvationer för att korrekt beskriva partikelrörelse.