La dinamica molecolare è lo studio del modo in cui gli atomi e le molecole si muovono. L’osservazione diretta di queste particelle non è sempre possibile, quindi gli scienziati studiano la dinamica molecolare utilizzando formule matematiche. Queste formule sono programmate in computer che consentono agli scienziati di simulare il movimento di vari atomi e molecole. Sebbene le particelle reali non siano utilizzate nello studio della dinamica molecolare. I risultati delle simulazioni sono considerati ragionevolmente accurati.
Lo studio della dinamica molecolare è un tipo di esperimento virtuale. Studiando il comportamento delle molecole virtuali, gli scienziati possono fare previsioni su come potrebbero comportarsi le molecole reali. Sebbene non vengano utilizzate molecole reali, i risultati di questi esperimenti simulati sono considerati accurati. La regolazione di alcuni parametri nelle equazioni rende gli esperimenti più precisi.
Le simulazioni della dinamica molecolare vengono utilizzate per effettuare osservazioni virtuali del movimento delle particelle. In un laboratorio, non è sempre possibile o pratico effettuare osservazioni reali del movimento molecolare, quindi vengono invece utilizzate la simulazione matematica e la modellazione al computer. I vantaggi di questi tipi di esperimenti sono che il movimento può essere osservato per un lungo periodo di tempo, che può essere osservato da più vicino e che condizioni, come estremi di pressione o temperatura che non sono pratici in laboratorio, possono essere simulato.
I computer sono in grado di visualizzare una rappresentazione visiva del movimento di atomi e molecole risolvendo equazioni matematiche. Le equazioni si basano sulle leggi di Newton e possono prevedere con precisione il movimento della maggior parte degli atomi e delle molecole. I programmi di simulazione utilizzano le equazioni per rappresentare le forze che agiscono sulle particelle e il movimento degli atomi nello spazio tridimensionale. È anche possibile tracciare il movimento di un atomo o di una molecola nel tempo utilizzando queste formule.
La dinamica molecolare può essere utilizzata anche per osservare le relazioni tra atomi e molecole. I programmi di simulazione tracciano i legami molecolari che si formano e si rompono e regolano le equazioni di conseguenza. Sebbene le equazioni utilizzate siano basate sulle leggi del moto di Newton, nella maggior parte dei casi possono essere applicate al moto di particelle molto piccole. Occasionalmente, le leggi che governano il movimento delle particelle quantistiche devono essere utilizzate nelle equazioni di dinamica molecolare per descrivere correttamente il movimento delle particelle.