Perusatomityyppi

Perusatomityyppi on termi, jota käytetään kemian ja materiaalitieteen kontekstissa viittaamaan atomityypin perustasoiseen luokkaan, jolla mallinnettaessa atomeille annetaan parametrit. Se ei ole fyysinen ominaisuus itsessään, vaan kuvaus- ja parametrointikoko, jonka avulla monimutkaisen kemiallisen ympäristön mallintaminen voidaan tehdä rajatummalla määrällä parametreja.

Perusatomityypin määritelmä sisältää tyypillisesti sen, mihin elementtiin atomi kuuluu, sekä usein sen ympäristön ominaisuuksia kuten hybridisaatio tai tyypilliset kemialliset sitoutumiset. Tämän lisäksi tyypille voi määritellä massan, osittaisen varauksen sekä epävuorovaikutuksellisia parametreja, kuten Lennard-Jones -parametrit. Näiden parametrien avulla kullakin atomityypillä voidaan kuvailla sen vuorovaikutukset muiden atomien kanssa simulaatioissa.

Käytännössä perusatomityyppejä käytetään erityisesti molekyylidynamiikassa ja muualla atomiydinten simuloinneissa, jotta kutakin atomia voidaan käsitellä yhtenäisenä ryhmänä. Tämä yksinkertaistaa parametrisointia siten, että ryhmät atomityypit jakavat saman massan, sähkövarauksen ja vuorovaikutusominaisuudet. Parametrit tallennetaan tyypillisesti erilliseen tiedostoon tai tietokantaan, josta simulaatio lukee kunkin atomin tyypin tiedot.

Määrittäminen taas voi tapahtua manuaalisesti kemiallisen asiantuntemuksen perusteella tai automaattisesti ohjelmistojen kemiallisen näkemyksen ja sääntöjen (esim. SMARTS- tai muu kuvioihin perustuva kortisto) avulla. Eri ohjelmistot ja voimanlähteet käyttävät erilaisia perusatomityyppien sanastoja, mikä vaikuttaa siirrettävyyteen ja yhteensopivuuteen.

Rajoitteita ovat siirrettävyyden rajoittuneisuus ja parametrisoinnin yksinkertaistukset: sama perusatomityyppi ei välttämättä sovi kaikkiin kemiallisiin ympäristöihin, ja uusien kemistrioiden käyttöönotto voi vaatia uusien tyyppejen luomista. Perusatomityyppi on siten väline, ei ominaisuus sinänsä, jonka tarkoituksena on tukea tehokasta ja kohtuullisen tarkan atomikuvan tuottamista.