Τι είναι η μοριακή δυναμική;

Η μοριακή δυναμική είναι η μελέτη του τρόπου με τον οποίο κινούνται τα άτομα και τα μόρια.Η άμεση παρατήρηση αυτών των σωματιδίων δεν είναι πάντα δυνατή, οπότε οι επιστήμονες μελετούν τη μοριακή δυναμική χρησιμοποιώντας μαθηματικούς τύπους.Αυτοί οι τύποι προγραμματίζονται σε υπολογιστές που επιτρέπουν στους επιστήμονες να προσομοιώσουν την κίνηση διαφόρων ατόμων και μορίων.Αν και τα πραγματικά σωματίδια δεν χρησιμοποιούνται στη μελέτη της μοριακής δυναμικής.Τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων θεωρούνται λογικά ακριβή.

Η μελέτη της μοριακής δυναμικής είναι ένας τύπος εικονικού πειράματος.Μελετώντας τη συμπεριφορά των εικονικών μορίων, οι επιστήμονες μπορούν να κάνουν προβλέψεις για το πώς μπορούν να συμπεριφέρονται τα πραγματικά μόρια.Αν και δεν χρησιμοποιούνται πραγματικά μόρια, τα αποτελέσματα αυτών των προσομοιωμένων πειραμάτων θεωρούνται ακριβή.Η προσαρμογή ορισμένων παραμέτρων στις εξισώσεις καθιστά τα πειράματα πιο ακριβή.Σε ένα εργαστήριο, δεν είναι πάντα εφικτό ή πρακτικό να κάνουμε πραγματικές παρατηρήσεις της μοριακής κίνησης, έτσι χρησιμοποιούνται η μαθηματική προσομοίωση και η μοντελοποίηση υπολογιστών.Τα οφέλη αυτών των τύπων πειραμάτων είναι ότι η κίνηση μπορεί να παρατηρηθεί για μεγάλο χρονικό διάστημα, ότι μπορεί να παρατηρηθεί από κοντά και ότι οι συνθήκες, όπως τα άκρα της πίεσης ή της θερμοκρασίας που δεν είναι πρακτικές στο εργαστήριο, μπορούν να είναιΟι προσομοιωμένοι υπολογιστές είναι σε θέση να εμφανίσουν μια οπτική αναπαράσταση της κίνησης των ατόμων και των μορίων με την επίλυση των μαθηματικών εξισώσεων.Οι εξισώσεις βασίζονται στους νόμους του Νεύτωνα και μπορούν να προβλέψουν με ακρίβεια την κίνηση των περισσότερων ατόμων και μορίων.Τα προγράμματα προσομοίωσης χρησιμοποιούν τις εξισώσεις για να αντιπροσωπεύουν τις δυνάμεις που δρουν στα σωματίδια και την κίνηση των ατόμων σε τρισδιάστατο χώρο.Είναι επίσης δυνατή η παρακολούθηση της κίνησης ενός ατόμου ή ενός μορίου με την πάροδο του χρόνου χρησιμοποιώντας αυτούς τους τύπους.

Η μοριακή δυναμική μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για να παρατηρηθεί οι σχέσεις μεταξύ ατόμων και μορίων.Τα προγράμματα προσομοίωσης παρακολουθούν τους μοριακούς δεσμούς που σχηματίζονται και σπάζουν και προσαρμόζουν τις εξισώσεις ανάλογα.Αν και οι εξισώσεις που χρησιμοποιούνται βασίζονται στους νόμους κίνησης του Νεύτωνα, στις περισσότερες περιπτώσεις μπορούν να εφαρμοστούν στην κίνηση πολύ μικρών σωματιδίων.Περιστασιακά, οι νόμοι που διέπουν την κίνηση των κβαντικών σωματιδίων πρέπει να χρησιμοποιούνται στις εξισώσεις μοριακής δυναμικής για να περιγράψουν σωστά την κίνηση των σωματιδίων.