La dynamique moléculaire est l’étude de la façon dont les atomes et les molécules se déplacent. L’observation directe de ces particules n’est pas toujours possible, les scientifiques étudient donc la dynamique moléculaire en utilisant des formules mathématiques. Ces formules sont programmées dans des ordinateurs qui permettent aux scientifiques de simuler le mouvement de divers atomes et molécules. Bien que les particules réelles ne soient pas utilisées dans l’étude de la dynamique moléculaire. Les résultats des simulations sont considérés comme raisonnablement précis.
L’étude de la dynamique moléculaire est une sorte d’expérience virtuelle. En étudiant le comportement des molécules virtuelles, les scientifiques peuvent faire des prédictions sur la façon dont les molécules réelles pourraient se comporter. Bien qu’aucune molécule réelle ne soit utilisée, les résultats de ces expériences simulées sont considérés comme précis. L’ajustement de certains paramètres dans les équations rend les expériences plus précises.
Des simulations de dynamique moléculaire sont utilisées pour faire des observations virtuelles du mouvement des particules. Dans un laboratoire, il n’est pas toujours possible ou pratique de faire des observations réelles du mouvement moléculaire, c’est pourquoi la simulation mathématique et la modélisation informatique sont utilisées à la place. Les avantages de ces types d’expériences sont que le mouvement peut être observé pendant une période prolongée, qu’il peut être observé de plus près et que des conditions, telles que des extrêmes de pression ou de température qui ne sont pas pratiques en laboratoire, peuvent être simulé.
Les ordinateurs sont capables d’afficher une représentation visuelle du mouvement des atomes et des molécules en résolvant des équations mathématiques. Les équations sont basées sur les lois de Newton et peuvent prédire avec précision le mouvement de la plupart des atomes et molécules. Les programmes de simulation utilisent les équations pour représenter les forces qui agissent sur les particules et le mouvement des atomes dans l’espace tridimensionnel. Il est également possible de suivre le mouvement d’un atome ou d’une molécule au fil du temps à l’aide de ces formules.
La dynamique moléculaire peut également être utilisée pour observer les relations entre les atomes et les molécules. Les programmes de simulation suivent les liaisons moléculaires formées et rompues et ajustent les équations en conséquence. Bien que les équations utilisées soient basées sur les lois du mouvement de Newton, dans la plupart des cas, elles peuvent être appliquées au mouvement de très petites particules. Parfois, les lois qui régissent le mouvement des particules quantiques doivent être utilisées dans les équations de la dynamique moléculaire pour décrire correctement le mouvement des particules.