Dynamique moléculaire - Définition et Explications

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Une simulation de dynamique moléculaire consiste à calculer l'évolution d'un système de particules au cours du temps. Ces simulations servent de modèles structuraux et dynamiques pour la compréhension de résultats expérimentaux.

Description

Dans ces simulations, le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) évolue de manière discrète et l'on souhaite connaître la position et la vitesse (On distingue :) des particules à chaque pas de temps. Le calcul des forces d'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein...) entre les particules permet de déterminer l'évolution des vitesses, et donc des positions, en utilisant les lois de la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il...) classique de Newton discrétisées.

La méthode utilisée pour calculer les forces d'interaction (ou le potentiel dont elles dérivent) caractérise une simulation. Par exemple on parle de dynamique moléculaire (Une simulation de dynamique moléculaire consiste à calculer l'évolution d'un système de...) ab initio si le potentiel est calculé à partir des premiers principes de la mécanique quantique (La mécanique quantique est la branche de la physique qui a pour but d'étudier et de...). Si en revanche les forces dérivent d'un potentiel fixé empiriquement, on parlera de dynamique moléculaire classique.

La dynamique moléculaire s'applique aussi bien à l'étude stucturale des molécules qu'à des systèmes en interaction de grande taille. Néanmoins, les capacités de calcul étant limitées, le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) de particules dans une simulation l'est aussi. Pour simuler un matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne...) infini (Le mot « infini » (-e, -s ; du latin finitus,...) dans une, deux ou trois dimensions (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce...), on placera les particules dans un espace périodique : on parlera alors d'une boîte de simulation. Lors du calcul des forces, on devra tenir compte de cette périodicité de l'espace. En pratique, on distinguera dans la force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un...) d'interaction des termes à courte portée, qui ne seront pas affectés par la périodicité, c'est-à-dire que seules les particules les plus proches seront prises en compte, et un terme à longue portée, qui devra en tenir compte. Le terme à longue portée est généralement de type coulombien et sera calculé par la somme d'Ewald...

Issue de la physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...) du solide et de la chimie quantique (La chimie quantique est l'application de la mécanique quantique aux problèmes de la chimie.), la dynamique moléculaire trouve désormais de nombreuses applications : biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant....), biochimie (La biochimie est la discipline scientifique qui étudie les réactions chimiques ayant lieu...), chimie organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant l'étude scientifique de...), physique des particules (La physique des particules est la branche de la physique qui étudie les constituants...), physique de l'état solide, sciences des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...), mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes...)...

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