molekyylidynamiikat

Molekyylidynamiikka on tietokonesimulointimenetelmä, jota käytetään tutkimaan atomien ja molekyylien liikettä ajan myötä. Se perustuu Newtonin liikelakeihin, jotka kuvaavat voimien vaikutusta kappaleiden liikkeeseen. Molekyylidynamiikkasimulaatiossa lasketaan jokaisen hiukkasen välinen vuorovaikutus, ja näiden voimien perusteella ennustetaan hiukkasten sijainti ja nopeus pienin aikahypyksin.

Menetelmä on erittäin hyödyllinen fysiikan, kemian, biologian ja materiaalitieteiden aloilla. Sen avulla voidaan tutkia esimerkiksi proteiinien laskostumista, nesteiden käyttäytymistä, kiinteiden aineiden ominaisuuksia ja kemiallisia reaktioita atomitasolla. Simulaatiot mahdollistavat sellaisten ilmiöiden tarkastelun, joita on vaikea tai mahdoton havainnoida kokeellisesti.

Molekyylidynamiikan keskeisiä elementtejä ovat atomien ja molekyylien mallintaminen, voimakenttien valinta, jotka kuvaavat atomien välisiä vuorovaikutuksia, sekä numeeristen menetelmien käyttö liikelakien ratkaisemiseksi. Simulaatioiden tuloksena saadaan aikasarja järjestelmän konfiguraatioista, josta voidaan laskea erilaisia fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia, kuten lämpötila, paine ja reaktiivisuus. Suurten järjestelmien ja pitkien aikojen tutkimiseen tarvitaan huomattavasti laskentatehoa, minkä vuoksi molekyylidynamiikkaa suoritetaan usein supertietokoneilla. Menetelmän tarkkuus riippuu käytetystä voimakentästä ja simulaation keston riittävyydestä.