Mechanika molekularna - Polski Serwis Naukowy

Mechanika molekularna to metoda chemii obliczeniowej wykorzystującą mechanikę klasyczną do modelowania układów molekularnych. Energia potencjalna każdego rozpatrywanego systemu jest wyznaczana za pomocą odpowiedniego pola siłowego. Mechanika molekularna może zostać użyta zarówno do badania prostych cząsteczek jak i złożonych biomolekuł oraz układów nanotechnologicznych zbudowanych z milionów atomów.

Mechanika klasyczna – dział mechaniki w fizyce opisujący ruch ciał (kinematyka), wpływ oddziaływań na ruch ciał (dynamika) oraz badaniem równowagi ciał materialnych (statyka). Mechanika klasyczna oparta jest na prawach ruchu (zasadach dynamiki) sformułowanych przez Isaaca Newtona, dlatego też jest ona nazywana "mechaniką Newtona" (Principia). Mechanika klasyczna wyjaśnia poprawnie zachowanie się większości ciał w naszym otoczeniu.
Metoda najszybszego spadku jest pojęciem z zakresu optymalizacji matematycznej. Jest to algorytm numeryczny mający na celu znalezienie minimum zadanej funkcji celu.

Poniżej przedstawiono podstawowe cechy pełnoatomowych metod mechaniki molekularnej:

Każdy atom jest symulowany jako pojedyncza cząstka

Każda cząsteczka ma przypisany określony promień (zwykle jest nim promień van der Waalsa), polaryzowalność i ustalony ładunek przypisany na podstawie pomiarów doświadczalnych lub obliczeń teoretycznych chemii kwantowej

Wiązania chemiczne traktowane są jako oscylatory harmoniczne

Istnieje wiele odstępstw od zaprezentowanego schematu. Wiele modeli zakłada wykorzystanie "atomów zjednoczonych", w ramach których grupy metylowa oraz metylenowa są reprezentowane jako pojedyncze atomy; obecnie jednak dąży się do tworzenia pełnoatomowych reprezentacji symulowanych układów. Jednakże z powodu bardzo dużego rozmiaru cząsteczek podejście takie nadal stosowane jest w przypadku biopolimerów, przykładowo bardzo często reszty aminokwasowe w białkach przybliżane są za pomocą jedynie czterech atomów.

Wiązanie chemiczne według klasycznej definicji to każde trwałe połączenie dwóch atomów. Wiązania chemiczne powstają na skutek uwspólnienia dwóch lub więcej elektronów pochodzących bądź z jednego, bądź z obu łączących się atomów lub przeskoku jednego lub więcej elektronów z jednego atomu na atom i utworzenia w wyniku tego tzw. pary jonowej.
Aminokwasy – organiczne związki chemiczne zawierające zasadową grupę aminową -NH2 oraz kwasową grupę karboksylową -COOH lub – w ujęciu ogólniejszym – dowolną grupę kwasową, np. sulfonową -SO3H. Aminokwasy są tzw. solami wewnętrznymi (amfolitami).

czytaj dalej: [2], [3]

w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

Czy wiesz że...? beta

Rozmaitość topologiczna – w matematyce przestrzeń topologiczna Hausdorffa wyglądająca lokalnie jak przestrzeń euklidesowa w sensie zdefiniowanym niżej. Rozmaitości topologiczne stanowią ważną klasę przestrzeni topologicznych o wielorakich zastosowaniach w matematyce.

Program komputerowy (. Program jest zazwyczaj wykonywany przez komputer (np. wyświetlenie strony internetowej), czasami bezpośrednio – jeśli wyrażony jest w języku zrozumiałym dla danej maszyny lub pośrednio – gdy jest interpretowany przez inny program (interpreter). Program może być ciągiem instrukcji opisujących modyfikacje stanu maszyny ale może również opisywać obliczenia w inny sposób (np. rachunek lambda).

Energia potencjalna – energia jaką ma układ ciał umieszczony w polu sił zachowawczych [1], wynikająca z rozmieszczenia tych ciał. Równa jest pracy, jaką trzeba wykonać, aby uzyskać daną konfigurację ciał, wychodząc od innego rozmieszczenia, dla którego umownie przyjmuje się jej wartość równą zero[2]. Konfigurację odniesienia dla danego układu fizycznego dobiera się zazwyczaj w ten sposób, aby układ miał w tej konfiguracji minimum energii potencjalnej. Podobnie jak pracę, energię potencjalną mierzy się w dżulach [J].

Biopolimery - polimery występujące naturalnie w organizmach żywych, które są przez nie produkowane. Znaczna część związków organicznych występujących w tych organizmach to właśnie biopolimery. Wchodzą w skład komórek, są też budulcem w obszarach międzykomórkowych. Szczególnie ważną rolę pełnią biopolimery, które mają wiele grup funkcyjnych.

Teoria funkcjonału gęstości (DFT, ang. density functional theory) jest filarem szeregu metod kwantowo-mechanicznych, służących do modelowania struktury cząsteczek chemicznych lub kryształów. Metody te są alternatywą do metod opartych na funkcjach falowych.

Metoda Monte Carlo (MC) jest stosowana do modelowania matematycznego procesów zbyt złożonych (obliczania całek, łańcuchów procesów statystycznych), aby można było przewidzieć ich wyniki za pomocą podejścia analitycznego. Istotną rolę w metodzie MC odgrywa losowanie (wybór przypadkowy) wielkości charakteryzujących proces, przy czym losowanie dokonywane jest zgodnie z rozkładem, który musi być znany.

Oscylator harmoniczny - model teoretyczny w naukach ścisłych opisujący układ w parabolicznym potencjale — potencjał oscylatora harmonicznego, bądź krócej potencjał harmoniczny, czyli kwadratowa zależność potencjału od odległości V∼r, gdzie r jest odległością w N-wymiarowej przestrzeni, N zależy od konkretnej realizacji modelu. Ze względu na skalę modelowanych zjawisk wyróżnia się klasyczny oscylator harmoniczny oraz kwantowy oscylator harmoniczny.